NO336158B1 - Wellbore for a borehole and method. - Google Patents
Wellbore for a borehole and method. Download PDFInfo
- Publication number
- NO336158B1 NO336158B1 NO20053285A NO20053285A NO336158B1 NO 336158 B1 NO336158 B1 NO 336158B1 NO 20053285 A NO20053285 A NO 20053285A NO 20053285 A NO20053285 A NO 20053285A NO 336158 B1 NO336158 B1 NO 336158B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- sealing
- cup
- well drilling
- drilling tool
- seal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000009545 invasion Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 179
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 21
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 13
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 35
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 15
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 5
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing, or removing tools, packers or the like in the boreholes or wells
- E21B23/02—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing, or removing tools, packers or the like in the boreholes or wells for locking the tools or the like in landing nipples or in recesses between adjacent sections of tubing
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/10—Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing, or removing tools, packers or the like in the boreholes or wells
- E21B23/01—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing, or removing tools, packers or the like in the boreholes or wells for anchoring the tools or the like
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing, or removing tools, packers or the like in the boreholes or wells
- E21B23/08—Introducing or running tools by fluid pressure, e.g. through-the-flow-line tool systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/12—Packers; Plugs
- E21B33/126—Packers; Plugs with fluid-pressure-operated elastic cup or skirt
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Piles And Underground Anchors (AREA)
- Table Devices Or Equipment (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Building Environments (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Dowels (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
Abstract
Description
Oppfinnelsen angår et brønnboringsverktøy omfattende et verktøylegeme og en forseglingskopp og en fremgangsmåte for å forbedre motstand mot aksial glidning av en forseglingskopp i et rørelement under tilførsel av operasjonsdifferensialtrykk. The invention relates to a well drilling tool comprising a tool body and a sealing cup and a method for improving resistance to axial sliding of a sealing cup in a pipe element during application of operating differential pressure.
Forseglingskopper, også kalt kopptetninger kan brukes i borehullsapplikasjoner for å tette mot differensialtrykk i en rørstreng. En forseglingskopp omfatter en bunn og en rørvegg eller skjørt som strekker seg derfra. En forseglingskopp kan plasseres nede i hullet i en ikke-tettende konfigurasjon, men vil gjerne ekspandere og fremme tetningen mot rørveggen hvor den er anbrakt når den utsettes for et differensialtrykk og især et trykkdifferensiale med et høyt trykk ved rørveggenden. Sealing cups, also called cup seals, can be used in borehole applications to seal against differential pressure in a pipe string. A sealing cup comprises a bottom and a tube wall or skirt extending therefrom. A sealing cup may be placed downhole in a non-sealing configuration, but will expand and advance the seal against the pipe wall where it is placed when subjected to a pressure differential and especially a pressure differential with a high pressure at the pipe wall end.
Videre kan differensialtrykket over forseglingskoppen føre til en aksial last som må reageres på for å hindre at forseglingskoppen forflyttes i differensialtrykkets retning. I enkelte anvendelser er det ønskelig å anbringe forseglingskoppen i en fast posisjon, er det nødvendig å bruke en forankxingsmekanisme på verktøyet for å arbeide med koppen. Furthermore, the differential pressure across the sealing cup can lead to an axial load that must be reacted to in order to prevent the sealing cup from moving in the direction of the differential pressure. In some applications it is desirable to place the sealing cup in a fixed position, it is necessary to use an anchoring mechanism on the tool to work with the cup.
En forseglingskopp for et borehullsverktøy er blitt oppfunnet samt en fremgangsmåte for å fremme trykkaktivert forankring av en forseglingskopp. A seal cup for a downhole tool has been invented as well as a method of promoting pressure actuated anchoring of a seal cup.
I dokumentet US 3940938 A beskrives en forseglingskopp omfattende: en bunn, et langstrakt vesentlig rørformet intervall som strekker seg fra bunnen og ender ved en leppe, en ytterflate som strekker seg fra leppen til bunnen, og minst ett perifert forseglingsland på ytterflaten nær leppen av rørintervallet; idet minst en del av ytterflaten, under operasjonstrykk hvor forseglingskoppen skal brukes, kan lede utvisningsfluid fra nær forseglingslandet mot bunnen for å virke mot trykkinvasjon omkring ytterflaten. Dokumentet US 1730804 A er et annet eksempel der det beskrives en forseglingskopp for tetning i et rørelement. Document US 3940938 A describes a sealing cup comprising: a bottom, an elongate substantially tubular interval extending from the bottom and terminating at a lip, an outer surface extending from the lip to the bottom, and at least one peripheral sealing land on the outer surface near the lip of the tubular interval ; in that at least part of the outer surface, under operating pressure where the sealing cup is to be used, can direct expulsion fluid from near the sealing land towards the bottom to act against pressure invasion around the outer surface. The document US 1730804 A is another example where a sealing cup for sealing in a pipe element is described.
I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et brønnborings-verktøy omfattende et verktøylegeme og en forseglingskopp som angitt i krav 1. Det er også tilveiebrakt en fremgangsmåte som angitt i krav 16 for å forbedre motstand mot aksial glidning av en forseglingskopp i et rørelement. According to the present invention, a well drilling tool comprising a tool body and a sealing cup as stated in claim 1 is provided. A method as stated in claim 16 is also provided for improving resistance to axial sliding of a sealing cup in a pipe element.
Ifølge et bredt aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en forseglingskopp med en bunn, et langstrakt, vesentlig rørformet intervall som strekker seg fra bunnen og som ender i en leppe, hvor minst en del av rørintervallet radialt kan ekspanderes under tilførsel av operasjonstrykk, en ytterflate som strekker seg fra leppen til bunnen og minst et perifert tetningsland på ytterflaten nær leppen av det rørformede intervall; idet minst en del av ytterflaten under operasjonens trykk som forseglingskoppen skal brukes under, kan føre lekkasjefluid fra nærliggende tetningslandet mot bunnen for å virke mot trykkinvasjonen mot ytterflaten. According to a broad aspect of the invention, there is provided a sealing cup having a bottom, an elongate substantially tubular interval extending from the bottom and terminating in a lip, wherein at least a portion of the tubular interval is radially expandable under application of operating pressure, an outer surface which extending from the lip to the base and at least one peripheral sealing land on the outer surface near the lip of the tubular interval; since at least part of the outer surface under the pressure of the operation under which the sealing cup is to be used can lead leakage fluid from the nearby sealing land towards the bottom to act against the pressure invasion towards the outer surface.
Ifølge et bredt aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en forseglingskopp for montering på et borehullsverktøy for å tette ringrommet rundt verktøyet når det brukes i et borehull definert av borehullsveggen, idet forseglingskoppen omfatter: en bunn med en del monterbart til verktøyet, et langstrakt, vesentlig intervall som strekker seg fra bunnen og ender ved en leppe, en ytterflate som strekker seg fra leppen til bunnen og minst ett perifert forseglingsland på ytterflaten nær leppen av rørintervallet, idet forseglingslandet omfatter en diameter valgt for å tillate en tetning i ringrommet rundt verktøyet i borehullet hvor forseglingskoppen og verktøyet skal brukes i; idet minst en del av rørintervallet kan radialt ekspandere under tilførsel av operasjonsborehullstrykk for å drive en del av ytterflaten til friksjonskontakt med borehullsveggen og minst en del av ytterflaten under borehullstrykket kan lede utsivningsfluid fra nær et forseglingsland langs bunnen for å virke mot trykkinvasjonen rundt ytterflaten i kontaktdelen. According to a broad aspect of the invention, there is provided a seal cup for mounting on a downhole tool to seal the annulus around the tool when used in a borehole defined by the wellbore wall, the seal cup comprising: a bottom having a portion mountable to the tool, an elongate substantial interval extending from the bottom and terminating at a lip, an outer surface extending from the lip to the bottom and at least one peripheral sealing land on the outer surface near the lip of the pipe interval, the sealing land comprising a diameter selected to allow a seal in the annulus around the tool in the borehole where the sealing cup and tool are to be used in; wherein at least part of the pipe interval can radially expand under the supply of operating borehole pressure to drive a part of the outer surface into frictional contact with the borehole wall and at least part of the outer surface under the borehole pressure can direct seepage fluid from near a sealing land along the bottom to act against the pressure invasion around the outer surface in the contact part .
Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å bedre motstanden mot aksial glidning av en tetningskopp i et rørelement under tilførsel av operasjonsdifferensialtrykk, idet fremgangsmåten omfatter: Tilveiebringe en forseglingskopp med en bunn, et koppskjørt som strekker seg fra bunnen og en skjørtleppe; for å forme koppskjørtet slik at en tetningsbarriere kan dannes nær skjørtleppen; velge koppskjørtet for å ekspandere radialt under operasjonsdifferensialtrykk for å anbringe et grensesjiktkontaktområde av koppskjørtet mot rørelementet mellom tetningsbarrieren og bunnen; velge koppskjørtet for å tilveiebringe drenering av fluid fra dens sjiktkontaktområde vekk fra tetningsbarrieren, idet fluid siver forbi forseglingsbarrieren under operasjonsdifferensialtrykket. According to another aspect of the invention, there is provided a method for improving the resistance to axial sliding of a sealing cup in a pipe element under application of operating differential pressure, the method comprising: Providing a sealing cup with a bottom, a cup skirt extending from the bottom and a skirt lip ; to shape the cup skirt so that a sealing barrier can be formed near the skirt lip; selecting the cup skirt to expand radially under operating differential pressure to provide a boundary layer contact area of the cup skirt against the tubular member between the seal barrier and the bottom; selecting the cup skirt to provide drainage of fluid from its bed contact area away from the seal barrier, fluid seeping past the seal barrier under the operating differential pressure.
Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene: The invention shall be described in more detail below with reference to the drawings:
fig. 1 er et perspektivriss av en forseglingskopp, fig. 1 is a perspective view of a sealing cup,
fig. 2 er et vertikalt snitt gjennom en del av et brønnforingsrør med et borehulls-verktøy med en forseglingskopp som på fig. 1, fig. 2 is a vertical section through part of a well casing with a downhole tool with a sealing cup as in fig. 1,
fig. 3 er et snitt gjennom en forseglingskoppvegg i et borehull som det vil fremgå i fravær av en trykkdifferensial, fig. 3 is a section through a seal cup wall in a borehole as it would appear in the absence of a pressure differential,
fig. 4 er et snitt gjennom veggen av en forseglingskopp i et borehull konfigurert med utsivningsbor som det vil fremgå ifra i nærvær av en trykkdifferensial som viser fordelingen av radiale belastninger i grensesjiktområdet mellom forseglingskoppen og borehullet, fig. 4 is a section through the wall of a seal cup in a borehole configured with seepage drills as will be seen in the presence of a pressure differential showing the distribution of radial loads in the boundary layer region between the seal cup and the borehole,
fig. 5 er et snitt gjennom veggen av en forseglingskopp i et borehull konfigurert som det vil fremgå i nærvær av en trykkdifferensial som viser fordelingen av radiale belastninger i grensesjiktområdet mellom forseglingskoppen og borehullet. fig. 5 is a section through the wall of a sealing cup in a borehole configured as it will appear in the presence of a pressure differential showing the distribution of radial loads in the boundary layer region between the sealing cup and the borehole.
Fig. 6 er et perspektivriss av en annen forseglingskopp. Fig. 6 is a perspective view of another sealing cup.
En forseglingskopp for et borehullsverktøy og fremgangsmåte er beskrevet her. A seal cup for a downhole tool and method is described herein.
Forseglingskoppen kan brukes for kjøring ned i hullet for å frembringe en tetning når de utsettes for en trykkdifferensial. Forseglingskoppen kan monteres på et verktøy for å frembringe en forsegling i ringrommet mellom verktøyet og borehullsveggen eller brønnhullforingen hvor verktøyet anbringes. Siden forseglingskoppen i de fleste tilfeller vil bli brukt i en brønnboringsforing, for eksempel et foringsrør, vil beskrivelsen gjelde foringsrør. I en forseglingskonfigurasjon kan forseglingskoppen oppvise en trykkaktivert forankringseffekt for å virke mot en uønsket aksial bevegelse langs brønnhullet forårsaket av et trykkdifferensiale eller andre tilførte krefter. The seal cup can be used for driving down the hole to produce a seal when subjected to a pressure differential. The sealing cup can be mounted on a tool to produce a seal in the annulus between the tool and the borehole wall or wellbore liner where the tool is placed. Since the sealing cup will in most cases be used in a wellbore casing, for example a casing, the description will apply to casing. In a seal configuration, the seal cup may exhibit a pressure-activated anchoring effect to counteract an unwanted axial movement along the wellbore caused by a pressure differential or other applied forces.
Forseglingskoppen kan omfatte en bunn, et langstrakt i det vesentlige rørformet intervall som strekker seg fra bunnen og som ender ved en utadvendt leppe, en ytterflate som strekker seg fra leppen til bunnen og minst ett perifert forseglingsland på ytterflaten nær leppen av rørintervallet. Ytterflaten av rørintervallet kan under operasjonstrykk som brukes i forbindelse med, lede utsivningsfluid fra nær tetningslandet mot bunnen for å virke mot trykkinvasjon rundt ytterflaten. The sealing cup may include a bottom, an elongate substantially tubular interval extending from the bottom and terminating at an outwardly facing lip, an outer surface extending from the lip to the bottom, and at least one peripheral sealing land on the outer surface near the lip of the tubular interval. The outer surface of the pipe interval can, under operating pressure used in connection with, lead seepage fluid from near the sealing land towards the bottom to act against pressure invasion around the outer surface.
Bunnen kan omfatte en monteringsdel for montering til verktøyet. Det vil fremgå at det kan finnes mange måter å feste en forseglingskopp til et verktøy på. I en utførelse hvor forseglingskoppen skal brukes på et verktøy med en boring derigjennom for kontrollert passasje, kan forseglingskoppbunnen omfatte en boring gjennom bunnen. The base may comprise a mounting part for mounting to the tool. It will be seen that there can be many ways of attaching a sealing cup to a tool. In an embodiment where the sealing cup is to be used on a tool with a bore through it for controlled passage, the sealing cup base may comprise a bore through the bottom.
Det langstrakte generelt rørformede intervallet strekker seg fra bunnen. Det kan vanligvis formes integrert med materialet til bunnen, men kan også tilkoples på annen måte, for eksempel ved polymersveising eller liknende til bunnen. The elongated generally tubular interval extends from the base. It can usually be formed integrally with the material of the bottom, but can also be connected in another way, for example by polymer welding or similar to the bottom.
Forseglingskoppen omfatter videre en ytterflate. Når forseglingskoppen er anbrakt i en foringsrørstreng, vil dens ytterflate vende mot foringsrørets innerflate. Minst ett perifert, utvendig tetningsland er tilveiebrakt på ytterflaten nær den utvendige leppe av rørintervallet. Diameteren av tetningslandet kan velges for å tillate et tetningsinngrep med foringsrørets innvendige diameter som det skal brukes i og derfor vil dets ikke-begrensede, ekspanderte posisjon generelt ha en større diameter enn foringsrørets innvendige diameter. The sealing cup further comprises an outer surface. When the sealing cup is placed in a casing string, its outer surface will face the inner surface of the casing. At least one peripheral, external sealing land is provided on the outer surface near the external lip of the pipe interval. The diameter of the sealing land may be chosen to allow a sealing engagement with the inside diameter of the casing in which it is to be used and therefore its unrestricted, expanded position will generally have a larger diameter than the inside diameter of the casing.
Minst en del av rørintervallet kan radialt ekspandere under tilførsel av operasjonsborehullstrykk for å drive en del av innerflaten inn i friksjonskontakt med borehullsveggen hvor forseglingen er anbrakt. At least a portion of the pipe interval can radially expand under the application of operating borehole pressure to drive a portion of the inner surface into frictional contact with the borehole wall where the seal is placed.
Delen av ytterflaten som drives til friksjonskontakten med borehullsveggen kan omfatte som ved belegning, støtte eller forming med materialer som velges for å øke friksjonskoeffisienten mellom ytterflaten av borehullsveggen. Slike materialer kan omfatte masse, metallpartikler, karbidpartikler, keramiske partikler o.l. The part of the outer surface that is driven to the frictional contact with the borehole wall may include, as in coating, support or shaping with materials chosen to increase the coefficient of friction between the outer surface of the borehole wall. Such materials may include pulp, metal particles, carbide particles, ceramic particles and the like.
Minst en av forseglingskoppens ytterflate kan brukes for fluiddrenering fra nær forseglingslandet mot bunnen for å virke mot trykkinvasjon. Slike fluider kan oppstå for eksempel på grunn av utsivning forbi tetningslandet. Hvis et visst fluidtrykk ikke avlastes fra grensesjiktområdet mellom forseglingskoppen og foringsrørets innerflate, kan det redusere inngrepet av forseglingskoppen mot foringsrøret. I en utførelse kan ytterflaten langs rørintervallet mellom forseglingslandet og bunnen kunne lede utsivningsfluid for eksempel ved å omfatte passasjer langs eller gjennom materialet av ytterflaten som fluidet kan dreneres fra området hvor ytterflaten kontakter foringsrøret. I en annen utførelse kan en større del av ytterflaten nærmere seg eller strekke seg til enden av bunnen og formes for å muliggjøre en slik drenering. Det vil fremgå at ytterflatens formasjon for å kunne lede utsivningsfluid ikke behøver å være på det sted av ytterflaten som kommer i kontakt med foringsrørets vegg i forseglingskonfigurasjonen, imidlertid kan hele ytterflaten kunne lede utsivningsfluid, hvis dette er ønskelig eller praktisk. At least one of the sealing cup's outer surface can be used for fluid drainage from near the sealing land towards the bottom to act against pressure invasion. Such fluids can occur, for example, due to seepage past the sealing area. If a certain fluid pressure is not relieved from the boundary layer area between the sealing cup and the inner surface of the casing, it can reduce the engagement of the sealing cup against the casing. In one embodiment, the outer surface along the pipe interval between the sealing land and the bottom can conduct seepage fluid, for example by including passages along or through the material of the outer surface through which the fluid can be drained from the area where the outer surface contacts the casing. In another embodiment, a larger part of the outer surface may approach or extend to the end of the bottom and be shaped to enable such drainage. It will be seen that the formation of the outer surface in order to conduct seepage fluid does not need to be at the place of the outer surface that comes into contact with the wall of the casing in the sealing configuration, however, the entire outer surface may be able to conduct seepage fluid, if this is desirable or practical.
Delen av ytterflaten som tillater utsivning kan for eksempel være grov, bølgeformet, knutet, riflet med sivningsspor eller formet av porøst materiale, slik at det formes passasjer for evaluering av fluider ut av kontaktområdet. The part of the outer surface that allows seepage can, for example, be rough, wavy, knotted, grooved with seepage grooves or formed of porous material, so that passages are formed for the evaluation of fluids out of the contact area.
Den ytre diameter av forseglingskoppen langs rørintervallet kan avskråne fra forseglingslandet til bunnen. Veggtykkelsen av intervallet kan generelt økes fra leppen til bunnen. Bunnen kan ha en diameter som er mindre eller vesentlig lik foringsrørets drifts-eller minimumskjøringsdiameter som den skal brukes i. Disse geometriene kan lette den radiale ekspansjon av rørintervallet til et relativt stort kontaktområde mellom koppen og foringsrøret og kan forbedre kontaktbelastningen mellom koppen og foringsrøret ved å frembringe en bratt trykkstigning ved landet hvor et differensialtrykk blir utøvet over koppen. The outer diameter of the sealing cup along the pipe interval can bevel from the sealing land to the bottom. The wall thickness of the interval can generally be increased from the lip to the bottom. The bottom may have a diameter less than or substantially equal to the operating or minimum run diameter of the casing in which it is to be used. These geometries may facilitate the radial expansion of the tubing interval to a relatively large contact area between the cup and casing and may improve contact loading between the cup and casing by produce a steep pressure rise at the land where a differential pressure is exerted across the cup.
Forseglingskoppmaterialet velges slik at det er mer elastisk enn foringsrørets materiale, for eksempel stål som det skal brukes i. Forseglingskoppmaterialet kan også velges under hensyntagen til trykklaster som tetningskoppen må brukes under for tetning. Naturligvis kan materialet attributter for eksempel få ekspansjon og elastisitet også vurderes for termisk respons og borehullsforhold for å oppnå en forseglingsvirkning. Forseglingskoppmaterialet kan for eksempel være gummi, strukturplast osv. Som det vil fremgå kan strukturplast, for eksempel polyuretan eller glassforsterket polyuretan være anvendelig for å kunne oppta slike trykklaster ned i hullet som er for store for enkelte elastomerere slik som gummi. The sealing cup material is selected so that it is more elastic than the casing material, for example steel in which it is to be used. The sealing cup material can also be selected taking into account pressure loads under which the sealing cup must be used for sealing. Naturally, material attributes such as expansion and elasticity can also be considered for thermal response and borehole conditions to achieve a sealing effect. The sealing cup material can be, for example, rubber, structural plastic, etc. As will be seen, structural plastic, for example polyurethane or glass-reinforced polyurethane, can be used to absorb pressure loads down the hole that are too large for certain elastomers such as rubber.
Ved bruk kan forseglingskoppen i en utførelse utøve en trykkaktivert forankringseffekt under tilførsel av et bunndifferensial. Aksiallasten generert av trykkdifferensialen kan reageres ved friksjonsglidningsmotstand mellom forseglingskoppens rørintervall og den omsluttende foringsrørvegg. Denne trykkaktiverte forankringseffekt kan frembringes ved at minst en del av den utvendige koppflate mellom forseglingslandet og bunnen under normale trykk kan lede sivningsfluid fra nærliggende forseglingsland mot bunnen og ut fra grensesjiktkontaktområdet mellom forseglingskoppens ytterflate og en omsluttende foringsrørvegg. Den trykkaktiverte forankringseffekt kan også forbedres ved å forme forseglingslandet nær den utvendige leppe og forme forseglingskoppen, i det minste langs en lengde av rørintervallet, med en utvendig diameter for kontakt med foringsrørveggen under trykklast. In use, the sealing cup in one embodiment may exert a pressure-activated anchoring effect during application of a bottom differential. The axial load generated by the pressure differential can be reacted by frictional sliding resistance between the sealing cup tube interval and the enclosing casing wall. This pressure-activated anchoring effect can be produced by at least part of the outer cup surface between the sealing land and the bottom under normal pressure being able to direct seepage fluid from the nearby sealing land towards the bottom and out from the boundary layer contact area between the sealing cup's outer surface and an enclosing casing wall. The pressure actuated anchoring effect can also be improved by shaping the sealing land near the outer lip and shaping the sealing cup, at least along a length of the tubing interval, with an outer diameter for contact with the casing wall under pressure load.
Ved bruk kan elastisiteten av det valgte forseglingskoppmaterialet få rør-intervallet til å ekspandere til et under tilførsel av et moderat trykk inntil det kontakter den meget mindre elastiske, omsluttende foringsrørveggen. Tilførsel av ekstratrykk kan tjene til direkte å øke grensesjiktkontaktbelastningen og tilsvarende aksialkraften som kreves for å bevirke en friksjonsglidning mellom forseglingskoppens rørintervall og forings-rørveggen. Aksial last som oppstår fra differensialt trykk som virker over bunnen kan således reagere delvis ved spenning hvor den er føyd til av intervallet. In use, the elasticity of the selected seal cup material can cause the tubing interval to expand to a under the application of a moderate pressure until it contacts the much less elastic, enclosing casing wall. Supply of additional pressure can serve to directly increase the boundary layer contact load and correspondingly the axial force required to effect a frictional slip between the seal cup tubing interval and the casing wall. Axial load arising from differential pressure acting across the bottom may thus respond in part to tension where it is added to by the interval.
Det vil fremgå at den trykkaktiverte forankringseffekt av forseglingskoppen under montering på et verktøy nede i brønnen med et forankringssystem for forankring langs borehullet, kan redusere lastkapasiteten som kreves for verktøyets forankringssystem og således forbedre verktøyets generelle forankringsegenskaper. For eksempel kan bruk av trykkaktivert forankringseffekt av forseglingskoppen redusere endelasten fra det aksiale trykk som trenges for å reageres gjennom verktøyets forankringssystem. Denne forseglingskopp kan tilveiebringe en vesentlig forbedring i evnen til å bruke mindre styrke og lett borbare materialer i forankringsmekanismene og brønnverktøyene. It will be seen that the pressure-activated anchoring effect of the sealing cup during installation on a tool downhole with an anchoring system for anchoring along the borehole can reduce the load capacity required for the tool's anchoring system and thus improve the tool's overall anchoring properties. For example, using the pressure-activated anchoring effect of the seal cup can reduce the end load from the axial pressure needed to react through the tool's anchoring system. This sealing cup can provide a significant improvement in the ability to use lower strength and easily drillable materials in the anchoring mechanisms and well tools.
Fig. 1 viser en forseglingskopp 13. Fig. 2 viser forseglingskoppen av fig. 1 installert på et borehullsverktøy 10, idet verktøyet og forseglingskoppen er anbrakt i en streng av foringsrør 1 med en profilnippel 3. Fig. 1 shows a sealing cup 13. Fig. 2 shows the sealing cup of fig. 1 installed on a borehole tool 10, the tool and the sealing cup being placed in a string of casing 1 with a profile nipple 3.
Forseglingskoppen 13 i den viste utførelse kan omfatte en bunn 22 med en diameter tilpasset for å passere gjennom foringsrørets innerdiameter IDI hvor den skal brukes, og et rørveggintervall 23 som strekker seg fra bunnen og med en utvendig endeleppe 25. Den ytre ende 25 er åpen, slik at bunnen og rørveggen danner en kopp. Forseglingskoppen kan omfatte minst ett utvendig, perifert forseglingsland 27, idet diameteren av forseglingslandet er valgt for å kunne vesentlig tette med foringsrørets innvendige diameter IDI som det skal brukes i. Forseglingskoppen omfatter en ytterflate 26 for utsivning av fluid fra det nærliggende forseglingsland forbi bunnen for å virke mot trykkinvasjon rundt ytterflaten. The seal cup 13 in the embodiment shown may comprise a bottom 22 of a diameter adapted to pass through the inner diameter IDI of the casing where it is to be used, and a pipe wall interval 23 extending from the bottom and having an outer end lip 25. The outer end 25 is open, so that the bottom and the pipe wall form a cup. The sealing cup can comprise at least one external, peripheral sealing land 27, the diameter of the sealing land being chosen to be able to substantially seal with the inner diameter IDI of the casing in which it is to be used. The sealing cup comprises an outer surface 26 for seepage of fluid from the nearby sealing land past the bottom to act against pressure invasion around the outer surface.
Forseglingskoppen 13 kan være utformet ved støpning, polymersveising eller maskinering for å danne bunnen 22 integrert med det langstrakte forseglingsrør 23. Forseglingsrøret kan omfatte en ende 24 nærliggende bunnen 22 motstående den åpne ende 25. Ytterflaten 26 av forseglingskoppen 13 danner et perifert, utvendig forseglingsland 27 nærliggende enden 25. I den viste utførelse er forseglingskoppens diameter ved bunnen 22 vesentlig lik driften eller minimumskjøringsdiameteren av foringsrøret. Forseglingskoppens diameter langs rørintervallet, generelt benevnt ved 23' og som strekker seg fra forseglingslandet 27 til forseglingsrørets ende 24, kan være integrert avskrånet for å føye seg til bunnen 25. Rørveggen av forseglingsrøret 23 kan ha en tykkelse som vesentlig øker fra ytterenden 25 til bunnen. Denne veggtykkelse kan korrelerende øke aksiallastopptakskvaliteten med økt avstand fra forseglingslandet. Det tynnere veggområdet ved ytterenden 25 minsker den radiale stivhet ved den enden for derved å redusere kontaktbelastningen og slitasjen under innkjøring og fremmer en høyere radial kontaktbelastning fra trykkenergiserings-effekten under tetning og forankring. The sealing cup 13 may be formed by casting, polymer welding or machining to form the base 22 integral with the elongate sealing tube 23. The sealing tube may include an end 24 proximate the base 22 opposite the open end 25. The outer surface 26 of the sealing cup 13 forms a peripheral, external sealing land 27 proximate end 25. In the embodiment shown, the diameter of the seal cup at the base 22 is substantially equal to the operating or minimum running diameter of the casing. The diameter of the seal cup along the pipe interval, generally designated at 23' and extending from the seal land 27 to the seal pipe end 24, may be integrally chamfered to join the bottom 25. The pipe wall of the seal pipe 23 may have a thickness that increases substantially from the outer end 25 to the bottom . This wall thickness can correlatively increase the axial load absorption quality with increased distance from the sealing land. The thinner wall area at the outer end 25 reduces the radial stiffness at that end to thereby reduce the contact load and wear during drive-in and promotes a higher radial contact load from the pressure energizing effect during sealing and anchoring.
En ekstern overflate 26 kan være forsynt med et perifert utsivningsspor 28 nær forseglingslandet 27 på dens forseglede side (nærmest bunnen 22) og ett eller flere utsivningsspor 28' som strekker seg fra sporet 28 mot bunnen, idet sporene 28, 28' er tilpasset for å tillate passasje derigjennom og drenering av brønnboringsfluider som kan sive forbi forseglingslandet 27 når de virker for å tette mot borehustrykk. Som sådan kan fluid som siver forbi omfatte forseglingslandet dreneres fra grensesjikt kontaktområdet nær forseglingslandet for å øke delen av den radial, sammentrykkende belastning i grensesjiktområdet. Dette kan øke friksjonen mellom tetningskoppen og foringsrøret som det er ment å tette mot. An external surface 26 may be provided with a peripheral seepage groove 28 near the sealing land 27 on its sealed side (closest to the bottom 22) and one or more seepage grooves 28' extending from the groove 28 towards the bottom, the grooves 28, 28' being adapted to allow passage therethrough and drainage of well drilling fluids which may seep past the seal land 27 when acting to seal against wellbore pressure. As such, fluid seeping past the seal land can be drained from the boundary layer contact area near the seal land to increase the portion of the radial compressive load in the boundary layer region. This can increase the friction between the sealing cup and the casing it is intended to seal against.
Selv om utsivningssporet er vist på fig. 1 og 2, vil det fremgå at andre overflatebehandlinger, materialer eller forming kan brukes for å tillate utsivning av fluider fra forseglingslandet. For eksempel kan ytterflaten være grov, riflet, knutet eller forsynt med sivningsspor dannet av et porøst materiale. Enhver overflatebehandling av materialer eller forming skal velges under hensyntagen til fluidene som sannsynligvis vil sive forbi forseglingslandet slik at passasjen igjennom eller langs overflaten, som er dannet av porene av det porøse materialet eller ved overflateformingen (dvs. rifling, oppskraping eller liknende) kan tillate sivning av fluidet. Although the seepage track is shown in fig. 1 and 2, it will appear that other surface treatments, materials or shaping can be used to allow seepage of fluids from the sealing surface. For example, the outer surface can be rough, grooved, knotted or provided with seepage tracks formed by a porous material. Any surface treatment of materials or shaping shall be selected taking into account the fluids likely to seep past the sealing land so that the passage through or along the surface, which is formed by the pores of the porous material or by the surface shaping (ie knurling, scraping or the like) may allow seepage of the fluid.
Mens den ytre overflatene i den viste utførelse omfatter utsivningspor som strekker seg langs hele lengden mellom forseglingslandet 27 og enden av bunnen, trenger ytterflaten bare å kunne tillate utsvining i grensesjiktområdet hvor det er nær kontakt mellom ytterflaten og foringsrøret. While the outer surfaces in the embodiment shown comprise seepage grooves that extend along the entire length between the sealing land 27 and the end of the bottom, the outer surface only needs to be able to allow seepage in the boundary layer area where there is close contact between the outer surface and the casing.
I den viste utførelse er enden 25 radius innover nær forseglingsladet 27 for å gjøre det lettere å ri over uregelmessige, for eksempel gjengeforbindelser i foringsrørets innerflate, for eksempel under innkjøring. In the embodiment shown, the end 25 is radiused inwards near the sealing charge 27 to make it easier to ride over irregular, for example threaded connections in the inner surface of the casing, for example during run-in.
Forseglingskopper kan utformes på forskjellige måter og av forskjellige materialer. Forseglingskoppmaterialet kan velges å være mer elastisk enn foringsrørets materiale (generelt stål) som koppmaterialet skal tette mot. Forseglingskoppmaterialet kan også velges under hensyntagen til trykklastene som det må tette. Naturligvis kan det brukte materialet også vurderes for borehullsforhold, for eksempel termisk ekspansjon og elastisitet og motstand mot korroderende fluider. I en utførelse kan forseglingskoppen formes fra et elastisk (i forhold til foringsrørmaterialet) og borbart materiale, for eksempel polyuretan eller fiberforsterket polyuretan og kan ha en overflate som omfatter slitasjebestandig og/eller friksjonskoeffisienthemmende materialer. Sealing cups can be designed in different ways and from different materials. The sealing cup material can be chosen to be more elastic than the casing material (generally steel) against which the cup material is to seal. The sealing cup material can also be selected taking into account the pressure loads that it must seal. Naturally, the material used can also be assessed for borehole conditions, such as thermal expansion and elasticity and resistance to corrosive fluids. In one embodiment, the sealing cup can be formed from an elastic (relative to the casing material) and drillable material, for example polyurethane or fibre-reinforced polyurethane and can have a surface comprising wear resistant and/or friction coefficient inhibiting materials.
Forseglingskoppen 13 omfatter en monteringsdel 15 for montering av forseglingskoppen til verktøyet 10. Selv om forskjellige monteringsmekanismer kan brukes, er det i den viste utførelse brukt gjenger for montering av forseglingskoppen og verktøyet til et vesentlig forseglet grensesjikt. En gjengeforbindelse ble brukt i en vist utførelse for å gjøre fremstillingen og sammenstillingen lettere og gjøre det mulig å velge materialer. The sealing cup 13 comprises a mounting part 15 for mounting the sealing cup to the tool 10. Although different mounting mechanisms can be used, in the embodiment shown threads are used for mounting the sealing cup and the tool to a substantially sealed boundary layer. A threaded connection was used in a certain embodiment to make manufacture and assembly easier and to enable selection of materials.
Verktøyet 10 i den viste utførelse er sementflottør. Imidlertid fremgår det at tetningskoppen også kan brukes med andre typer verktøy, for eksempel plugger etc. The tool 10 in the embodiment shown is a cement floater. However, it appears that the sealing cup can also be used with other types of tools, for example plugs etc.
Siden verktøyet omfatter en boring 17, har forseglingskoppen 13 også en boring 19 derigjennom. Siden en sikkerhetsventil kreves for en sementflottør, har ventilen vært, men behøver ikke være, montert på forseglingskoppen 13. I den viste utførelse bærer følgelig forseglingskoppen en ventil 71 og danner et sete 74. I den viste utførelse åpner forseglingskoppen 13 nedover i forhold til verktøyet og virker derved for å tette mot fluidtrykk fra nedenfor verktøyet når ventilen 71 hviler mot 74 for å tette åpningen av boringen 17. Since the tool includes a bore 17, the sealing cup 13 also has a bore 19 through it. Since a safety valve is required for a cement float, the valve has been, but need not be, mounted on the seal cup 13. Accordingly, in the embodiment shown, the seal cup carries a valve 71 and forms a seat 74. In the embodiment shown, the seal cup 13 opens downwardly relative to the tool and thereby acts to seal against fluid pressure from below the tool when the valve 71 rests against 74 to seal the opening of the bore 17.
Sementflottørverktøyet 10 omfatter en forankringsmekanisme som er generelt vist ved 50. Verktøyet kan konfigureres for å føres gjennom foringsrøret 1 og for å låse, ved hjelp av forankringsmekanismen 50, til et ringformet spor 2 i profilnippelen 3. Diameteren D2i sporet 2 er litt større enn foringsrørets minimale innerdiameter. Fig. 2 viser sementflottørverkøyet 10 festet i foringsrøret i det ringformede sporet av en profilnippel. Selv om en bestemt utførelse av et verktøy og en forankringsmekanisme er vist, vil det fremgå at forseglingskoppen også kan brukes med andre verktøy med eller uten forankringsmekanismer. The cement float tool 10 comprises an anchoring mechanism generally shown at 50. The tool can be configured to be passed through the casing 1 and to lock, by means of the anchoring mechanism 50, to an annular groove 2 in the profile nipple 3. The diameter D2 of the groove 2 is slightly larger than that of the casing minimum inner diameter. Fig. 2 shows the cement floater tool 10 fixed in the casing in the annular groove of a profile nipple. Although a particular embodiment of a tool and an anchoring mechanism is shown, it will be apparent that the sealing cup can also be used with other tools with or without anchoring mechanisms.
Sementflottøren 10 omfatter en spindel 11 som en øvre forseglingskopp 12 er festet til og med en forseglingskopp 13 i den nedre ende. Sementflottøren er tilpasset for å kunne føres gjennom IDi av foringsrørets størrelse som det er ment å brukes i, med forseglingskoppene 12 og 13 tettende mot IDi. Den øvre forseglingskopp 12 kan omfatte et langstrakt, øvre rørintervall konfigurert med minst ett utvendig, øvre forseglingsland 21 og valgt for tilstrekkelig tetting mellom foringsrøret og hovedlegemet mot topptrykket som kreves for å pumpe sementflottørverktøyet ned gjennom foringsrøret til det låser i profilniplene 3 og eventuelt topptrykket kan være nødvendig for eksempel ved kassering av en skjæreplugg som beskrevet nedenfor. The cement floater 10 comprises a spindle 11 to which an upper sealing cup 12 is attached, including a sealing cup 13 at the lower end. The cement float is adapted to be passed through the IDi of the casing size in which it is intended to be used, with the sealing cups 12 and 13 sealing against the IDi. The upper sealing cup 12 may comprise an elongate upper tube interval configured with at least one external upper sealing land 21 and selected for sufficient sealing between the casing and the main body against the peak pressure required to pump the cement float tool down through the casing until it locks in the profile nipples 3 and possibly the peak pressure can be necessary, for example, when disposing of a cutting plug as described below.
Som beskrevet tidligere er forseglingskoppen 13 konfigurert for å frembringe tetning rundt ringrommet av verktøyet og kan hjelpe til med forankring av verktøyet. As described earlier, the sealing cup 13 is configured to produce a seal around the annulus of the tool and can assist in anchoring the tool.
I bruk kan et verktøy vist på fig. 2 kjøres inn i en foringsrørsrreng og forseglingskoppen 13 kan brukes for å tette ringrommet mellom verktøyet og foringsrørets innvendige diameter. I bruk blir verktøyet 10, som er en sementflottør plassert inne i foringsrøret 1 og forflyttet ned i hullet ved å pumpe fluid, typisk borefluid, gjennom foringsrørstrengen. Den øvre forseglingskopp 12 og en plugg (ikke vist) i boringen 17 hindrer strøm av pumpefluid forbi sementflottørverktøyet og frembringer en nedoverrettet aksialkraft som funksjon av det tilførte toppdifferensialtrekk som kreves for å overvinne slepet hvor den øvre forseglingskopp 12, bunnforseglingskopp 13 og forankringsmekanisme 50 kontakter foringsrøret. In use, a tool shown in fig. 2 is driven into a casing pipe and the sealing cup 13 can be used to seal the annulus between the tool and the inside diameter of the casing pipe. In use, the tool 10, which is a cement float is placed inside the casing 1 and moved down the hole by pumping fluid, typically drilling fluid, through the casing string. The upper seal cup 12 and a plug (not shown) in the bore 17 prevent flow of pumping fluid past the cement float tool and produce a downward axial force as a function of the applied top differential pull required to overcome the drag where the upper seal cup 12, bottom seal cup 13 and anchor mechanism 50 contact the casing. .
Etter at sementflottørverktøyet har blitt forflyttet nedover til punktet hvor forankringsmekanismen låses til sporet 2 (fig. 2), produserer tilførselen av topptrykk en nedadvirkende aksiallast som overføres gjennom hovedlegemet 11 til forankringsmekanismen, hvor en del av dette blir presset utover i sporet 2. Fortsatt aksial last på verktøyet, etter at det er i sporet, blir reagert inn i foringsrøret ved den nedre skvdder 5. Det vil fremgå at den samvirkende spindel og forankringsbærer fungerer som en forankring, slik at trykklast tettet over den øvre forseglingskopp 12 reagert av forankringsmekanismen inn i foringsrøret slik at boringspluggen kan blåses ut. After the cement float tool has been moved downwards to the point where the anchoring mechanism is locked to the slot 2 (Fig. 2), the application of peak pressure produces a downward acting axial load which is transmitted through the main body 11 to the anchoring mechanism, part of which is forced out into the slot 2. Continued axial load on the tool, after it is in the groove, is reacted into the casing by the lower shear 5. It will be seen that the cooperating spindle and anchoring carrier act as an anchoring, so that pressure load sealed over the upper sealing cup 12 reacted by the anchoring mechanism into the casing so that the drill plug can be blown out.
Etter plassering av verktøyet kan sement innføres i foringsrørstrengen og forflyttes i foringsrørringrommet gjennom verktøyet 10 (fig. 2). Klappventilen 70 fungerer som en sikkerhetsventil under strøm av fluider etter behov for sementering. Hvis foringsrørstrengens tilstand tillater det, kan det skje at den tyngre sementsøyle i ringrommet foretar en U-sving fra ringrommet tilbake til foringsrøret. Denne strøm hindres av klappventilen 70 med følgende økning av differensialbunntrykk over bunnforseglingskoppen 13. En innledende bunntrykkslast over bunnforseglingskoppen 13 gjør at den blåses opp, tetter og kan gli gjennom hullet; men denne glidning kan begrenses ved samvirkning av forankringsmekanismen 50 som griper i sporet 2 og av trykket som aktiverer forankringen av forseglingskoppen 13. After positioning the tool, cement can be introduced into the casing string and moved into the casing annulus through the tool 10 (fig. 2). The flap valve 70 functions as a safety valve during flow of fluids as needed for cementing. If the condition of the casing string permits, it may happen that the heavier cement column in the annulus makes a U-turn from the annulus back to the casing. This flow is prevented by the flap valve 70 with the following increase of differential bottom pressure above the bottom sealing cup 13. An initial bottom pressure load above the bottom sealing cup 13 causes it to inflate, seal and can slide through the hole; but this sliding can be limited by the interaction of the anchoring mechanism 50 that engages in the groove 2 and by the pressure that activates the anchoring of the sealing cup 13.
Denne trykkaktiverte forankringsmekanisme innføres under tilførsel av differensialtrykk nedenfra på grunn av utsivningssporene 28 og 28' som avlaster fluidtrykket ved drenering i grensesjiktkontaktområdet mellom forseglingskoppen og foringsrøret. I tillegg er forseglingslandet 27 anbrakt nær enden 25 av forseglingsrøret 23, slik at fullt trykkdifferensial oppstår av at veggen av forseglingsrøret 23 under tilførsel av tilstrekkelig trykk og driver det til radialt å ekspandere, kontakte og holdes mot foringsveggen, som i det viste tilfelle for en del av profilnippelen. Tilførsel av ekstra trykk kan tjene til å øke grensesjiktkontaktbelastningen som fører til friksjonsmotstand mot aksial glidning av forseglingsrøret 23. Kombinasjonen med å velge et lavere koppmateriale som er elastisk enn foringsrøret og sikrer minimal klaring opprettholdes mellom forseglingsrøret og den innvendige diameter ID! og fremmer kontakt ved lavere differensialtrykk og således større motstand mot glidning for et gitt differensialtrykk. Veggtykkelsen og lengden av forsyningsrøret 23 kan arrangeres for å fremme trykkaktivert forankring under tilførsel av aksialtrykk hvor veggtykkelsen av forseglingsrøret 23 blir generelt formet for å tykne fra dets ende 25 til dens ende 24. Dets lengde kan velges for å være tilstrekkelig lang for å sikre at hele eller en vesentlig del av differensialtrykkets endelast for den tiltenkte anvendelse således reageres av denne trykkaktiverte forankringsmekanisme. Bunnforseglingskoppen kan følgelig fungere både for å tette mot bunntrykket og reagere til den tilhørende endelast for å hjelpe til med forankring av verktøyet som den er festet til. This pressure-activated anchoring mechanism is introduced under the application of differential pressure from below due to the seepage grooves 28 and 28' which relieve the fluid pressure by drainage in the boundary layer contact area between the sealing cup and the casing. In addition, the sealing land 27 is placed close to the end 25 of the sealing tube 23, so that full pressure differential arises from the wall of the sealing tube 23 under the application of sufficient pressure and drives it to radially expand, contact and hold against the casing wall, as in the case shown for a part of the profile nipple. Supplying additional pressure can serve to increase the boundary layer contact load leading to frictional resistance to axial sliding of the seal tube 23. The combination of selecting a lower cup material that is elastic than the casing and ensures minimal clearance is maintained between the seal tube and the inside diameter ID! and promotes contact at lower differential pressure and thus greater resistance to sliding for a given differential pressure. The wall thickness and length of the supply pipe 23 can be arranged to promote pressure-activated anchoring under the application of axial pressure where the wall thickness of the seal pipe 23 is generally shaped to thicken from its end 25 to its end 24. Its length can be chosen to be sufficiently long to ensure that all or a substantial part of the differential pressure's end load for the intended application is thus reacted by this pressure-activated anchoring mechanism. Accordingly, the bottom seal cup can function both to seal against bottom pressure and to respond to the associated end load to assist in anchoring the tool to which it is attached.
Fremgangsmåten for å fremme motstand mot aksial glidning av en forseglingskopp i rørelement, for eksempel et foringsrør under tilførsel av et operasjonsdifferensialtrykk som virker i en retning som bevirker strøm mot den åpne kopp kan omfatte: tilveiebringe en forsyningskopp med en bunn, et koppskjørt som strekker seg fra bunnen og en skjørtleppe; forme koppskjørtet slik at det dannes en tetningsbarriere nær skjørtleppen; velge koppskjørtet for å ekspandere radialt under operasjonsdifferensialtrykket for å frembringe et grensesjiktområde av kontakt mellom koppskjørtet og rørelementet mellom forseglingsbarrieren og bunnen; og velge koppskjørtet til å drenere fluid fra grensesjiktkontaktområdet vekk fra forseglingsbarrieren, idet fluid kan omføres tetningsbarrieren under operasjonsdifferensialtrykket. Koppskjørtet i kontaktområdet velges for å omfatte materialer som fremmer friksjonskoeffisienten mellom koppskjørtet og rørelementet. Kontaktområdet kan velges fra å ha en friksjonskoeffisient som er tilstrekkelig for å motstå aksial glidning under operasjonsdifferensialtrykk. Trinnet med å tilveiebringe drenering av fluid kan omfatte forming av passasjer for evakuering av fluid vekk fra forseglingsbarrieren. Passasjene kan formes på ytterflaten av koppskjørtet, for eksempel ved å forme spor, rifler eller knuter eller bølger i overflaten. Alternativt eller i tillegg kan passasjene dannes ved å velge materialegenskaper, slik at porøse passasjer blir formet gjennom skjørtet. Dreneringen kan gjøre det lettere å hindre oppbygning av differensialtrykk i grensjiktområdet. The method of promoting resistance to axial sliding of a sealing cup in a tubular member, for example a casing under the application of an operating differential pressure acting in a direction causing flow towards the open cup may comprise: providing a supply cup with a bottom, a cup skirt extending from the bottom and a skirt lip; shaping the cup skirt to form a sealing barrier near the skirt lip; selecting the cup skirt to expand radially under the operating differential pressure to produce a boundary layer region of contact between the cup skirt and the tubular member between the seal barrier and the bottom; and selecting the cup skirt to drain fluid from the boundary layer contact area away from the seal barrier, fluid being able to bypass the seal barrier under the operating differential pressure. The cup skirt in the contact area is chosen to include materials that promote the coefficient of friction between the cup skirt and the pipe element. The contact area may be selected from having a coefficient of friction sufficient to resist axial slip under operating differential pressure. The step of providing drainage of fluid may include forming passages for evacuation of fluid away from the sealing barrier. The passages can be formed on the outer surface of the cup skirt, for example by forming grooves, ridges or knots or waves in the surface. Alternatively or additionally, the passages can be formed by selecting material properties, so that porous passages are formed through the skirt. The drainage can make it easier to prevent the build-up of differential pressure in the branch layer area.
Fremgangsmåten for trykkaktivert forankring som er operativ av at tetningskoppen 13 terter mot differensialtrykk er videre illustrert med henvisning til fig. 3, 4 og 5 som viser kontakten i grensesjiktområdet mellom forseglingskoppen og borehullet og følgelig måten som radiale og aksiale laster reageres på. På fig. 3 er forseglingskoppen 13 vist i fravær av differensialtrykk. Forseglingskoppen 13 er vist i utførelse og omfatter et forseglingsland 27 med en diameter som velges å være lik borehullets diameter på stedet hvor det er ønskelig med tetning. Uten differensialtrykk vil ikke rørveggintervallet 23 ekspanderes og kontakte borehullet. Derfor har den eneste radiale belastning i grensesjiktet omgivelsestrykket som vist av kurve Cl i grafen motstående forseglingskoppens tverrsnitt som plotter radial belastning som funksjon av aksial posisjon langs rørveggintervallet 23. Kontakten eller den effektive belastning i grensesjiktområdet vist av kurven C2 er betydelig. The procedure for pressure-activated anchoring, which is operative by the sealing cup 13 terting against differential pressure, is further illustrated with reference to fig. 3, 4 and 5 which show the contact in the boundary layer area between the sealing cup and the borehole and consequently the way in which radial and axial loads are reacted. In fig. 3, the sealing cup 13 is shown in the absence of differential pressure. The sealing cup 13 is shown in design and comprises a sealing land 27 with a diameter which is chosen to be equal to the borehole diameter at the place where sealing is desired. Without differential pressure, the pipe wall interval 23 will not expand and contact the borehole. Therefore, the only radial stress in the boundary layer is the ambient pressure as shown by curve Cl in the graph opposite the seal cup cross-section which plots radial stress as a function of axial position along the pipe wall interval 23. The contact or effective stress in the boundary layer region shown by curve C2 is significant.
På fig. 4 er det videre vist den radiale belastning i grensesjiktet når tilstrekkelig innvendig differensialtrykk tilføres i en forseglingskopp for å ekspandere rørvegg-intervallet 23. Forseglingskoppen 13 omfatter utsivningspassasjer, for eksempel med spor 28, for drenering av fluid i en retning langs pilene S. Som kurven C2 viser i grafen tilsvarende denne konfigurasjon og last, blir betydelig kontaktbelastning utviklet over intervallene benevnt AZ1 og AZ2. Intervallet AZ1 tilsvarer stedet hvor forseglingslandet blir tvunget i kontakt med borehullet og fører til kontaktbelastning som kan føre til en sterk trykkøkning. Denne tilstand fremmer fordelaktig forsegling med den tilsvarende aksiale posisjon og således sees fluidtrykkurven Cl og avtar over dette samme intervall i en størrelse som tilsvarer det tilførte differensialtrykk. Dette resultat sikres mot tilfeldig utsivning ved nærvær av utsivningspassasjer som leder eventuell slik sivningsstrøm ut av kontaktområdet. Full trykkdifferensiale er således til stede over forseglingsrørveggen og forsøker å drive dette i kontakt med borehullet, hvilket fører til det store kontaktintervallet AZ2. Det vil fremgå at aksiallasten som kreves for å bevege eller føre en forseglingskopp således konfigurert og trykksatt, er et produkt av kontaktbelastning, kontaktområdet og friksjonskoeffisienten som virker i kontaktområdet. Således er kontaktkapasiteten av forseglingskoppen generelt ansett for å være proporsjonal med området under kurven C2. In fig. 4 further shows the radial load in the boundary layer when sufficient internal differential pressure is applied in a sealing cup to expand the pipe wall interval 23. The sealing cup 13 includes seepage passages, for example with grooves 28, for draining fluid in a direction along the arrows S. As the curve C2 shows in the graph corresponding to this configuration and load, significant contact stress is developed over the intervals named AZ1 and AZ2. The interval AZ1 corresponds to the place where the sealing land is forced into contact with the borehole and leads to a contact load that can lead to a strong pressure increase. This condition advantageously promotes sealing with the corresponding axial position and thus the fluid pressure curve Cl is seen and decreases over this same interval in an amount corresponding to the supplied differential pressure. This result is secured against accidental seepage by the presence of seepage passages that lead any such seepage flow out of the contact area. Full pressure differential is thus present across the seal tube wall and attempts to drive this into contact with the borehole, leading to the large contact interval AZ2. It will be seen that the axial load required to move or guide a sealing cup thus configured and pressurized is a product of the contact load, the contact area and the coefficient of friction acting in the contact area. Thus, the contact capacity of the sealing cup is generally considered to be proportional to the area under the curve C2.
Denne fremgangsmåte for trykkaktivert forankring tilveiebrakt ifølge oppfinnelsen, vil ytterligere fremgå ved å sammenlikne kontaktbelastningstilstanden som kan utvikles hvis en forseglingskopp 13a brukes uten utsivningspassasjene fra sporet 28, hvis konfigurasjon er vist under henvisning til fig. 5. Samme differensialtrykklast forutsettes igjen likt fig. 4 og den radiale belastningstilstand i grensesjiktområdet er vist. I dette tilfellet får utsivningsstrømmen en gjennomtrengning langt ned i forseglingskoppens rørveggintervall 23 og reduserer for en stor del området under kurven C2 og følgelig aksiallasten som kreves for å innføre glidning, hvilket effektivt opphever det meste av den trykkaktiverte forankringsfunksjon. This method of pressure-activated anchoring provided according to the invention will be further apparent by comparing the contact stress condition that can develop if a sealing cup 13a is used without the seepage passages from the groove 28, the configuration of which is shown with reference to fig. 5. The same differential pressure load is again assumed as in fig. 4 and the radial stress state in the boundary layer area is shown. In this case, the seepage flow penetrates well down into the seal cup tube wall interval 23 and greatly reduces the area under the curve C2 and consequently the axial load required to introduce slip, effectively canceling most of the pressure actuated anchoring function.
Bruken av en forseglingskopp 13 kan derfor tillate bruk av svakere materialer for eksempel borematerialer for forankringsmekanismen 50 og spindelen 11 av et verktøy som skal forankres. The use of a sealing cup 13 can therefore allow the use of weaker materials, for example drilling materials for the anchoring mechanism 50 and the spindle 11 of a tool to be anchored.
En annen forseglingskopp 113 er vist på fig. 6. Forseglingskoppen 113 omfatter en bunn 122 med en diameter som er valgt for å kunne føres gjennom foringsrørets innvendige diameter hvor den skal brukes, et rørveggsintervall 123 som strekker seg fra bunnen og som omfatter en utvendig endeleppe 125 og et opphøyet, utvendig perifert forseglingsland 127 fra ytterflaten 126. Forseglingskoplingsytterflaten omfatter utsivningsspor 128, 128' for drenering vekk fra forseglingslandet for å virke mot trykkinvasjon og derved redusere friksjon rundt ytterflaten. Another sealing cup 113 is shown in fig. 6. The sealing cup 113 includes a bottom 122 of a diameter selected to pass through the inside diameter of the casing where it is to be used, a pipe wall interval 123 extending from the bottom and comprising an outer end lip 125 and a raised outer peripheral sealing land 127 from the outer surface 126. The sealing coupling outer surface comprises seepage grooves 128, 128' for drainage away from the sealing land to act against pressure invasion and thereby reduce friction around the outer surface.
Ytterflaten 126 kan omfatte slitasjebestandige innsatser 129 i form av ringformet, herdet stålvaier, stenger eller knapper montert i pakninger, for eksempel ved svalehaleinngrep (sinking) i forseglingsområdet nær eller på forseglingslandet. The outer surface 126 may comprise wear-resistant inserts 129 in the form of annular, hardened steel cables, rods or buttons mounted in gaskets, for example in case of dovetail engagement (sinking) in the sealing area near or on the sealing land.
Diameteren ved forseglingslandet kan velges for å tillate vesentlig forseglings-inngrep med foringsrørets innvendige diameter, for eksempel IDI på fig. 2, hvor det skal brukes og kan følgelig være større enn foringsrørets innvendige diameter, selv når det ikke er energisert. Således kan innsatsene sørge for å beskytte forseglingslandet av koppen mot overdreven slitasje, som for eksempel kan skje fra innkjøring og som negativt kan påvirke forseglingskoppens tetningsevne. The diameter at the sealing land may be chosen to allow substantial sealing engagement with the casing inner diameter, for example IDI in fig. 2, where it is to be used and consequently may be larger than the casing inside diameter, even when not energized. Thus, the inserts can ensure that the sealing surface of the cup is protected against excessive wear, which can for example occur from driving in and which can negatively affect the sealing ability of the sealing cup.
Innsatsene kan anbringes med mellomliggende avstand og kan konfigureres for å tilveiebringe avstandsliggende eller vesentlig ensartet perifer dekning, men gi tilstrekkelig endeklaring for radial elastisitet ført over diameterreduksjonen langs foringsrøret, for eksempel ved gjengeforbindelse og forseglingsekspansjon etter behov i forseglingsområdet. I den viste utførelse er innsatsene anbrakt fra hverandre og klaring tilveiebrakt mellom endene for å oppta radial kompresjon/ekspansjon av forseglingskoppen. The inserts may be spaced and may be configured to provide spaced or substantially uniform peripheral coverage, but provide sufficient end clearance for radial elasticity conducted across the diameter reduction along the casing, for example by threading and seal expansion as needed in the seal area. In the embodiment shown, the inserts are spaced apart and clearance provided between the ends to accommodate radial compression/expansion of the sealing cup.
Mens innsatsene av ringformet stålformet vaier har blitt vist kan andre slitasjebestandige innsatser eller overflatebelegg brukes etter behov. Selv om to rekker av innsatser har blitt vist anbrakt på hver side av forseglingslandet, kan også et annet antall (for eksempel ett eller flere) og posisjoner brukes. While the annular steel wire inserts have been shown, other wear resistant inserts or surface coatings may be used as required. Although two rows of inserts have been shown placed on each side of the sealing land, other numbers (eg one or more) and positions may also be used.
Det vil fremgå at mange andre endringer kan utføres i de viste utførelser, som faller innenfor oppfinnelsens omfang og det er ment at alle slike endringer skal dekkes av de vedlagte krav. It will be apparent that many other changes can be made in the embodiments shown, which fall within the scope of the invention and it is intended that all such changes shall be covered by the attached claims.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US43122702P | 2002-12-06 | 2002-12-06 | |
| CA002444648A CA2444648A1 (en) | 2002-12-06 | 2003-10-09 | Anchoring device for a wellbore tool |
| PCT/CA2003/001890 WO2004053289A1 (en) | 2002-12-06 | 2003-12-08 | Seal cup for a wellbore tool and method |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20053285D0 NO20053285D0 (en) | 2005-07-05 |
| NO20053285L NO20053285L (en) | 2005-08-31 |
| NO336158B1 true NO336158B1 (en) | 2015-05-26 |
Family
ID=32509214
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20053285A NO336158B1 (en) | 2002-12-06 | 2005-07-05 | Wellbore for a borehole and method. |
| NO20053284A NO327552B1 (en) | 2002-12-06 | 2005-07-05 | Anchoring device for a borehole tool. |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20053284A NO327552B1 (en) | 2002-12-06 | 2005-07-05 | Anchoring device for a borehole tool. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (2) | EP1581720A1 (en) |
| AT (1) | ATE392533T1 (en) |
| AU (2) | AU2003285257A1 (en) |
| DE (1) | DE60320459D1 (en) |
| NO (2) | NO336158B1 (en) |
| WO (2) | WO2004053288A1 (en) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7866390B2 (en) | 1996-10-04 | 2011-01-11 | Frank's International, Inc. | Casing make-up and running tool adapted for fluid and cement control |
| CA2311160C (en) | 2000-06-09 | 2009-05-26 | Tesco Corporation | Method for drilling and completing a wellbore and a pump down cement float collar for use therein |
| CA2444648A1 (en) | 2002-12-06 | 2004-06-06 | Tesco Corporation | Anchoring device for a wellbore tool |
| CA2470960A1 (en) | 2003-06-12 | 2004-12-12 | Tesco Corporation | Cement float |
| US7533721B2 (en) | 2006-03-01 | 2009-05-19 | Baker Hughes Incorporated | Millable pre-installed plug |
| CN101333916B (en) * | 2008-08-07 | 2012-07-18 | 晁建伟 | Closed well washing device |
| MX2012009777A (en) | 2010-02-23 | 2012-11-06 | Tesco Corp | Apparatus and method for cementing liner. |
| US8851167B2 (en) | 2011-03-04 | 2014-10-07 | Schlumberger Technology Corporation | Mechanical liner drilling cementing system |
| NL2008061C2 (en) | 2011-12-30 | 2013-07-03 | Well Engineering Partners Wep B V | Device for anchoring in a casing in a borehole in the ground. |
| CN111594079A (en) * | 2020-06-02 | 2020-08-28 | 任丘市凯晟石油机械制造有限公司 | Oil well positive well-flushing device |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1730804A (en) * | 1927-07-09 | 1929-10-08 | Johns Manville | Composite article |
| US3159219A (en) * | 1958-05-13 | 1964-12-01 | Byron Jackson Inc | Cementing plugs and float equipment |
| US3346267A (en) * | 1964-09-30 | 1967-10-10 | Halliburton Co | Cup for multi-size pipe string |
| US3940938A (en) * | 1974-08-09 | 1976-03-02 | Caterpillar Tractor Co. | Cup seal for a master brake cylinder |
| US4413682A (en) * | 1982-06-07 | 1983-11-08 | Baker Oil Tools, Inc. | Method and apparatus for installing a cementing float shoe on the bottom of a well casing |
| US5058672A (en) * | 1990-08-13 | 1991-10-22 | Lindsey Completion Systems, Inc. | Landing collar and float valve assembly |
| US5058671A (en) * | 1990-08-13 | 1991-10-22 | Lindsey Completion Systems, Inc. | Pipe insert assembly |
| US5323858A (en) * | 1992-11-18 | 1994-06-28 | Atlantic Richfield Company | Case cementing method and system |
| CA2311160C (en) * | 2000-06-09 | 2009-05-26 | Tesco Corporation | Method for drilling and completing a wellbore and a pump down cement float collar for use therein |
-
2003
- 2003-12-08 AU AU2003285257A patent/AU2003285257A1/en not_active Abandoned
- 2003-12-08 DE DE60320459T patent/DE60320459D1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-08 EP EP03778206A patent/EP1581720A1/en not_active Withdrawn
- 2003-12-08 WO PCT/CA2003/001889 patent/WO2004053288A1/en active IP Right Grant
- 2003-12-08 AU AU2003287818A patent/AU2003287818A1/en not_active Abandoned
- 2003-12-08 EP EP03779615A patent/EP1581718B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-08 WO PCT/CA2003/001890 patent/WO2004053289A1/en not_active Application Discontinuation
- 2003-12-08 AT AT03779615T patent/ATE392533T1/en not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-07-05 NO NO20053285A patent/NO336158B1/en not_active IP Right Cessation
- 2005-07-05 NO NO20053284A patent/NO327552B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO20053284D0 (en) | 2005-07-05 |
| NO20053285L (en) | 2005-08-31 |
| WO2004053289A1 (en) | 2004-06-24 |
| WO2004053288A1 (en) | 2004-06-24 |
| AU2003287818A1 (en) | 2004-06-30 |
| DE60320459D1 (en) | 2008-05-29 |
| EP1581718B1 (en) | 2008-04-16 |
| AU2003285257A1 (en) | 2004-06-30 |
| ATE392533T1 (en) | 2008-05-15 |
| NO20053284L (en) | 2005-08-31 |
| NO327552B1 (en) | 2009-08-10 |
| EP1581718A1 (en) | 2005-10-05 |
| EP1581720A1 (en) | 2005-10-05 |
| NO20053285D0 (en) | 2005-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO336158B1 (en) | Wellbore for a borehole and method. | |
| US7328742B2 (en) | Seal cup for a wellbore tool and method | |
| EP2585671B1 (en) | Oilfield equipment and related apparatus and method | |
| US5524710A (en) | Hanger assembly | |
| US6896076B2 (en) | Rotating drilling head gripper | |
| EP1361334A1 (en) | Method and apparatus for maintaining a fluid column in a wellbore annulus | |
| NO344217B1 (en) | Wellhead unit that has a seal with an axial barrier | |
| KR20040012742A (en) | Method for preventing critical, annular pressure buildup | |
| GB2292571A (en) | Seal for a hydraulic passage between a tubing hanger and a wellhead member | |
| WO2009139806A2 (en) | High circulation rate packer and setting method for same | |
| WO2002095185A1 (en) | Retaining apparatus for use in a wellhead assembly and method for using the same | |
| CA2587939A1 (en) | Wellbore system extending through a salt layer | |
| NO313155B1 (en) | Device for sealing the junction between a primary borehole and a branch borehole | |
| US10472915B2 (en) | Shear rams for a blowout preventer | |
| EP2434087A2 (en) | Adaptor flange for rotary control device | |
| NO310784B1 (en) | Production tree and method of installing a wellhead component in such a production tree | |
| US20040188087A1 (en) | Adjustable hanger system and method | |
| EP0089798B1 (en) | Improved casing hanger | |
| US4611663A (en) | Casing hanger and running apparatus | |
| US11396786B1 (en) | Wiper plug | |
| US4501330A (en) | Well completion apparatus and method | |
| CA2508667C (en) | Seal cup for a wellbore tool and method | |
| US10745990B2 (en) | Shear rams for a blowout preventer | |
| GB2321657A (en) | Wear bushing lockdown | |
| CA2508665C (en) | Anchoring device for a wellbore tool |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: SCHLUMBERGER TECHNOLOGY BV, NL |
|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |