NO336241B1 - Fremgangsmåte for å kjøre et silrør eller rørfôring inn i en brønnboring. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåte for bruk i olje- og gassindustrien og nærmere bestemt en fremgangsmåte egnet for bruk når man kjører ømfintlige silrør (screens) eller rørforinger (liners) inn i en brønnboring.

Under fullføring av en olje- eller gassbrønn, blir sandkontrollsiler eller rørforinger plassert i brønnboringen. Typisk blir silrørene og rørforingene senket inn i brønnbo-ringen på en arbeidsstreng, men det er ofte utilstrekkelig vekt på arbeidsstrengen tilgjengelig for boreren for å sette silrørene inn i brønnen uten å rotere strengen for å bryte friksjonen. Påføring av for mye nedhullsvekt kan overkomprimere rørbelgen og derved forårsake skade. Det er fordelaktig å rotere arbeidsstrengen festet til silrørene eller rørforingene når de settes i høy vinkel/ERD (extended reach drilling) eller krokete brønner på grunn av det faktum at det assosierte friksjonsdrag redu-seres i arbeidsstrengen, hvilket gjør enklere å observere og påføre den nødvendige målte vekt nedover for å hjelpe til å få sandsiler eller rørforinger til den planlagte dybden. Imidlertid er det ofte ikke ønskelig å rotere silrørene eller rørforingene (kanskje med ømfintlige tillegg) for fare for skade. For eksempel hvis silrøret eller rørforingen fester seg, kan det opptre bukling som et resultat av det påførte dreiemoment.

Ved avviksboring som bruker nedhulls boremotorer eller roterende styrbare verktøy vil det ofte være nødvendig å selektivt engasjere eller kople fra hovedborestrengen med borkrone for å tillate rotasjon uavhengig av hovedborestrengen til tider, og rotasjon med borestrengen ved andre.

US 5, 394, 938 beskriver en gruspakkesil hvor et fluidpermeabelt basisrør har en silkappe roterbart montert på dette, slik at basisrøret eller borerørsstrengen kan roteres uten å legge dreiemoment på silkappen. Et slikt arrangement hindrer med fordel at dreiemoment påføres silen, men har den ulempe at for visse anvendelser er det nyttig å være i stand til selektivt å legge full rotasjon på hele borerørstreng-en, inkludert silene og foringene. For eksempel kan det være ønskelig å ha en evne til å frigjøre et silrør fra et kjørende verktøy ved å frigjøre det kjørende verktøy fra silrøret og rotere det kjørende verktøy, for å hindre en unødvendig bevegelse oppover av silrøret under utsetting.

US 5, 323, 852 beskriver en naver gruspakkesil (auger gravel pack screen) koplet til en borerørsstreng som inkluderer en momentbegrensende innretning for å be-grense det maksimale dreiemoment utøvd på silrøret. Mens dette arrangement hindrer skade på silrøret fra bruk av for stort dreiemoment, gir ikke innretningen noen selektiv bruk av dreiemoment, som kan være påkrevet for frigjøring av kjør-ende verktøy, og så videre.

US 6, 244, 345 beskriver et låstbart svivelapparat plassert ovenfor dreiebordet, som tillater en operatør til selektivt å rotere borestrengen mens en kabel (wire line) kan manipuleres nedenfor. En ulempe med dette svivelapparat er at for å låse opp eller disengasjere svivelen, slik at delene kan roteres i forhold til hverandre, må det settes vekt ned på borestrengen. Dette vil ikke være ønskelig ved bruk av sandsil-rør eller foringsrør, ettersom det å sette ned vekt på sandsilrøret eller foringsrøret kan få det til å bukle og bli skadet.

US 6, 516, 878 beskriver en tensjonssvivelovergang benyttet for å kutte og fjerne

deler av en brønnboringsforing. En kompresjonsfjær holder et spyd plassert nedenfor en kutter i rotasjonsmessig inngrep med strengen, og spydet settes mot foring-en under kutteren. Tensjon påføres for å overvinne kompresjonsfjæren og frakople spydet fra strengen, slik at strengen ovenfor spydet kan roteres. En ulempe med disse verktøy er at de ikke kan brukes ved innkjøring, ettersom borerørsstrengen under overgangen må holdes på plass for å frakople borerørsstrengen og tillate selektiv rotasjon av kutteren ovenfor.

WO 93/10326 beskriver en fremgangsmåte for å kjøre et nedhullsapparat inn i en brønnboring. Apparatet plasseres på en arbeidsstreng med en svivelovergang imel-lom. Apparatet kjøres deretter ned i brønnboringen mens arbeidsstrengen roteres. Ved å frembringe et trykkdifferensial over svivelovergangen kan svivelovergangen svitsjes mellom posisjoner hvor arbeidsstrengen roterer i forhold til nedhullsappara-tet og motsatt, hvor strengen er koblet fast til apparatet og apparatet roterer med strengen.

Annen bakgrunnsteknikk fremgår av US 2004/163810, US 3285345, US 6082457 og US 6129160.

Det er en hensikt med oppfinnelsen at tilveiebringe en fremgangsmåte som over-kommer minst en ulempe eller problem ved tidligere kjente fremgangsmåter for kjøring av ømfintlig apparatur inn i en brønnboring. Det er hensikt med minst en utførelse av foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte som tillater rotasjon av en borerørsstreng ovenfor en overgang hvor rotasjonen blir selektivt overført gjennom overgangen til nedhullsapparatur, slik som et silrør eller rørfo-ringssammenstilling.

Ytterligere mål og hensikter ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse.

I følge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å kjøre et silrør eller rørforing inn i en brønnboring, i det fremgangsmåten omfatter trinnene: (a) plassering av en svivelovergang mellom en arbeidsstreng og en silrørs- eller

rørforingssammenstilling,

(b) rotering av arbeidsstrengen med svivelovergangen i en første posisjon, slik

at arbeidsstrengen roterer mens silrøret eller rørforingen forblir stasjonær,

(c) kjøring av arbeidsstrengen inn i brønnboringen mens arbeidsstrengen roteres med svivelovergangen i den første posisjonen, (d) frembringelse av et positivt trykkdifferensial i svivelovergangen for å svitsje overgangen til en andre posisjon hvor arbeidsstrengen og minst en del av sammenstillingen roterer sammen, og (e) rotering av arbeidsstrengen og delen av sammenstillingen.

Fremgangsmåten kan omfatte det ytterligere trinnet

(f) frembringelse av et ytterligere trykkdifferensial for å svitsje overgangen tilbake til den første posisjonen og rotere arbeidsstrengen mens rørforingen eller silrøret forblir stasjonær.

Fremgangsmåten kan inkludere trinnene å slippe en kule gjennom arbeidsstrengen for å lande på et kulesete og frembringe trykkdifferensialet.

Fremgangsmåten kan videre inkludere trinnene å låse overgangen i den andre posisjonen.

Fortrinnsvis kan trinnene (d) og (f) gjentas, slik at overgangen kan veksles mellom første og andre posisjoner.

I en utførelse omfatter sammenstillingen et kjøre- eller setteverktøy for rørforingen eller silrøret.

Fortrinnsvis kan delen som roteres med arbeidsstrengen være kjøre- eller sette-verktøy et.

Utførelser av foreliggende oppfinnelser vil nå bli beskrevet bare ved hjelp av ek-sempler, med henvisning til de etterfølgende tegningene, hvor: Figur 1 er et tverrsnittbilde gjennom en svivelovergang i følge en første utførelse av foreliggende oppfinnelse, i en ulåst konfigurasjon, Figur 2 er et tverrsnittbilde gjennom overgangen i Figur 1 i en andre, låst konfigurasjon,

Figur 3 er et snittbilde gjennom linjen A til A i Figur 2, og

Figur 4 er et skjematisk bilde av en svivelovergang i følge en ytterligere utførelse av foreliggende oppfinnelse.

Det vises innledningsvis til Figur 1 av tegningene, som illustrerer en svivelovergang, generelt indikert ved henvisningstall 10, i følge den første utførelse av foreliggende oppfinnelse. Overgangen 10 omfatter et første sylindrisk legeme 12 som har i en øvre ende 14, en mutterdel 16 for kopling av legemet 12 til en borerørs-streng (ikke vist). Legemet 12 inkluderer en boring 18 gjennom denne og i en nedre ende 20 er det tilveiebrakt en hylse 22 som strekker seg fra legemet 12. Plassert inne i hylsen 22 er det en lagerhylse 24 som inkluderer lagre 26a, b for å tilveiebringe en rotasjonsmessig kopling til alt som plasseres tilliggende lagerhylsen 24.

En indre dor 28 er plassert inne i lagerhylsen 24 og derfor rotasjonsmessig koplet til denne. Indre dor 28 er et sylindrisk legeme som har en sentral boring 30 plassert gjennom dette. Ved en øvre ende 32, fjernt fra lagringshylsen 24, er det en skruedel 34 for å kople overgangen til et nedhullsapparat (ikke vist).

En låsehylse 36 er festet til hylsen 22 og kan danne en del av denne. Låsehylsen 36 støter mot en ytre overflaten 38 av doren 28. Låsehylsen 36 er fortrinnsvis skruet til hylsen 22 og har i en øvre ende 40 en avsmalnet del 42 som har, på sin ytre overflate 44, seks tenner 46a-f, som illustrert i Figur 3.

En glidende hylse 48 er plassert på den ytre overflate 38 av doren 28. Den glidende hylsen 48 er innrettet til å bevege seg longitudinalt på den indre doren 28. Dens passasje er begrenset av en anslagsflate 50 på doren 28 og ved inngrep med tennene 46 på låsehylsen 36. I en øvre ende 52 av den glidende hylsen, arrangert på en indre overflate 54 av denne, er plassert seks tenner 56a-f, som er illustrert i Figur 3. Tennene 46, 56 er dimensjonert slik at de kan gripe inn med hverandre når de aksialt bringes sammen. Seks brytepinner 58 er plassert rundt den glidende hylsen 48. Brytepinnene 58 er plassert med lik avstand rundt hylsen 48, passerer gjennom åpninger i hylsen 48 inn i den indre doren 28. Derfor er den glidende hylsen 48 festet til den indre doren 28.

I en første konfigurasjon, som vist i Figur 1, fester brytepinnen 58 den glidende hylsen 48 til doren 28. Den glidende hylsen 48 er plassert mot anslagsflaten 50.

Tennene 46, 56 er frakoplet den øvre ende 52 av hylsen 48 som er klar av tennene 46 på låsehylsen 36 selv om det fremdeles er tilveiebrakt en liten overlapping for å hjelpe til å posisjonere hylsene på overgangen 10. Det er også plassert en låsehake 60 på hylsen 48. Dette er en fjærbolt som er forspent mot den indre doren 28. I denne utførelse er haken 60 komprimert.

Det vises nå til Figur 3 i tegningene, som illustrer overgangen 10 i Figur 1, i den andre konfigurasjon. I Figur 3 har brytepinnene 58 blitt brutt og den glidende hylsen 48 har blitt beveget oppover slik at tennene 46, 56 er fullstendig i inngrep. I_å-sehaken 60 er nå plassert over en fordypning 62 på den indre doren 28. Haken 60 ekspanderer for å plassere en bolt inn i fordypningen 62. Med bolten plassert i fordypningen 62 hindres den glidende hylsen 48 fra bevegelse. Låsehylsen 36, gjennom inngrep med den glidende hylsen 48, er nå låst til den indre doren 28.

Ved bruk er overgangen 10 koplet til en borerørsstreng via mutterdelen 16. En rør-foring eller silrør er festet via et foringshengerverktøy eller kjøreverktøy på skrue-delen 34 i den nedre ende 32 av overgangen 10. Den glidende hylsen 48 er arrangert i konfigurasjonen vist i Figur 1, det vil si at hylsen er trukket tilbake mot anslagsflaten 50 og brytepinnene 58 er montert gjennom hylsen 48 inn i den indre doren 28. I denne konfigurasjonen er overgangen ulåst og tennene 46, 56 er klar av hverandre og uten inngrep. Den indre doren 28 er nå bare koplet til toppover-gangen 10 via lagerhylsen 28. På denne måten kan legemet 12 og doren 28 rotere uavhengig av hverandre.

Nar kjørt i et borehull, kan borerørsstrengen ved den øvre enden 14 av overgangen 10 roteres, mens rørforingen koplet til den indre doren 28 kan forbli stasjonær. Intet dreiemoment vil påføres rørforingen, ettersom alt bæres av lagerhylsen 24. Ytterligere rotasjon av borerørsstrengen over overgangen oppnåes uten tensjon eller kompresjon på overgangen. Dette betyr at når silrøret eller rørforingen er i en total dybde (TD), kan borestrengen fortsette å roteres under sirkulasjon for å hjelpe til ved hullforskyvning, og fjerning av borkaks eller nedbrutt materiale uten fare for å pålegge rotasjon eller dreiemoment nedenfor.

Hvis det er påkrevet med rotasjon av foringshenger- eller setteverktøyet, pålegges et differensialtrykk inn i overgangen 10. Dette kan gjøres ved å slippe en kule fra overflaten av brønnboringen gjennom boringene 18 og 30 i overgangen, og i et kulesete. Kulesetet kan være montert i den indre doren 28, eller alternativt kan det være lokalisert i foringshengerverktøyet eller kjøringsverktøyet montert på bolten 34 i den indre doren 28. Ved passering av en kule inn i boringen 30 kan fluid sirku-leres gjennom boringen 30 for å indusere en trykkoppbygging inne i overgangen 10, i det trykk på utsiden av overgangen på den glidende hylsen 48 vil indusere bevegelse i hylsen 48. Tilstrekkelig kraft for bevegelsen vil bryte pinnene 58 og tillate hylsen 48 å bevege seg.

Hylsen 48 vil bevege seg mot den øvre ende 14 av overgangen 10, når hylsen 48 beveger seg passerer tennene 56 mellom tennene 46 på låsehylsen 36. Inngrepet av tennene 46, 56 får hylsene 36, 48 til å kople inntil låsebolten 6 når fordypningen 62, hvoretter bevegelse av den glidende hylsen 48 deretter forhindres. I denne posisjonen er tennene 46, 56 i fullt inngrep og den glidende hylsen 48 er låst til den indre doren 28. Dreiemoment nå overført fra borerørsstrengen vil forårsake rotasjon av legemet 12 og låsehylsen 36. På grunn av inngrepet av tennene 46, 56, vil den glidende hylsen 48 bli tvunget til å rotere med legemet 12. Ettersom den glidende hylsen 48 er låst til den indre doren 28, vil den indre doren nå også rotere med legemet 12, og slik vil hele overgangen 10 rotere med borestrengen.

Denne egenskap kan betraktes som en nødinnretning som kan brukes til å hjelpe kjøreverktøy for utplassering av silrør som kanskje ikke vil frigjøres lett. Å ha en evne til å rotere kjøreverktøyene for å frigjøre dem fra den kjørende sammenset-ningen kan hindre unødvendig bevegelse oppover av silrørene eller rørforingene når de er utplassert. Låseegenskapen kan også være nødvendig hvis hydrauliske verk-tøy kreves å bli frigjort ved deres nødfrigjøringsegenskaper, det vil se gjennom ro tasjon til venstre, som er tilfelle for noen foringsrørhengerverktøy benyttet for utplassering av silrør.

I den viste utførelse kreves det et forhåndsbestemt differensialtrykk på overgangen av rundt 17 MPa (2500 psi) for å frigjøre den glidende hylsen og forårsake bevegelse inn i den låste posisjonen. Differensialtrykket kan oppnåes ved å trykke opp mot en kule på et brytbart kulesete. Det kan også påføres ved å kjøre en gjenhentbar plugg til en profil ved bunnen av overgangen 10. Den gjenhentbare pluggen ville settes inn gjennom boringene 18 og 30 i overgangen 10.

Det vises nå til Figur 4 i tegningene som viser en svivelovergang generelt indikert med henvisningstall 110, i følge en ytterligere utførelse av foreliggende oppfinnelse. Like deler med de i svivelovergangen 10 vist i Figurene 1 til 3 har blitt gitt det samme henvisningstall med tillegg av 100. Utførelsen i Figur 4 ligner svivelovergangen 10 i Figurene 1 til 3, men omfatter to tilleggsegenskaper. Den første av disse er inkorporering av en fjær 70 plassert mellom hylsene 136 og 148. En første ende 72 av fjær 70 er plassert inne i en fordypning 74 i den øvre flate 152 av den glidende hylsen 148. En motstående ende 76 av fjæren 70 er plassert i en fordypning 78 inne i en del 80 av en låsehylse 136, bak tennene 146.

I bruk, når differensialtrykket øker tilstrekkelig til å bryte brytepinnen 158, vil hylsen 148 bevege seg over hylsen 136 for at tennene 146, 156 skal gå i inngrep. Når hylsen 148 beveger seg blir fjæren 70 komprimert. Så lenge differensialtrykket opprettholdes vil hylsen 148 forblir over tennene 146 og overgangen 110 vil rotere i sin helhet. Frigjøring av differensialtrykket vil forårsake at hylsen 148 faller slik at den faller tilbake til anslagsflaten 150. Når den når anslagsflaten 150 er overgangen 110 nå frigjort og legemet 112 koplet til borerørsstrengen kan roteres i forhold til den indre doren 128.

Det vil innses at ved bare å variere differensialtrykket over overgangen 110 kan overgangen 110 beveges fra engasjert til frigjort posisjon ethvert antall ganger. Overgangen 110 har derfor en fordel over overgangen 10, i det at den kan brukes gjentatte ganger. Imidlertid, har overgangen 10 den fordel at den kan låses i begge posisjoner.

En ytterligere egenskap som kan adderes til overgangen 110 er inkorporering av en indekshylse 82. Indekshylsen 82 danner en del av den indre dor 128 og omfatter et kontinuerlig spor 86 maskinert omkretsmessig rundt den ytre overflate 138 av do ren 128. Plassert på den indre overflaten 154 av den glidende hylse 148 er en bolt 84. Selv om bare en bolt er illustrert, vil det innses at et antall bolter kan brukes til å øke stabiliteten av overgangen 110 og fordele belastningen på overgangen 110 under bruk. Bolt 84 plasseres i sporet 86. Spor 86 er et typisk J-slissearrangement som er omkretsmessig arrangert rundt den indre doren 128.

I bruk blir bolten 84 innledningsvis plassert i en første slisse og ved å variere differensialtrykket på overgangen 110 og via forspenningen på fjæren 70 blir bolten 84 beveget rundt sporet 86. Det kan innses at bolten 84 kan være arrangert på hylsen 48, mens sporet 86 er arrangert på den indre doren 128. Arrangementet av J-slissene kan deretter reposisjoneres i følge dette.

Hovedfordelen ved foreliggende oppfinnelse er at den tilveiebringer en svivelovergang som tillater en arbeidsstreng å roteres ovenfor overgangen, mens et nedhullsapparat, slik som et silrør, rørforingssammensetning, eller borekrone under overgangen ikke påvirkes av rotasjonen eller dreiemomentet.

En ytterligere fordel ved foreliggende oppfinnelse er at den tilveiebringer en svivelovergang hvor den rotasjonsmessige kopling kan selektiv utplasseres slik at dreiemomentet kan pålegges gjennom overgangen om nødvendig.

En enda ytterligere fordel ved foreliggende oppfinnelse er at den tilveiebringer en svivelovergang hvor den relative rotasjon mellom arbeidsstrengen ovenfor og ned-hullsapparatet, slik som et silrør, rørforingssammensetning, eller borekrone nedenfor overgangen, kan oppnåes uten kompresjon eller tensjon på overgangen.

Det vil innses at mens uttrykkene "øvre" og "nedre" sammen med "topp" og "bunn" har blitt benyttet innen denne beskrivelse, er de relative uttrykk og overgangen kan finne tilsvarende anvendelse i avvikende eller horisontale brønnboringer.

Forskjellige modifikasjoner kan gjøres på oppfinnelsen som her er beskrevet uten å avvike fra omfanget av denne. For eksempel, selv om endringen i differensialtrykk har blitt beskrevet ved virkningen av en kule som lander i et brytbart kulesete eller ved å kjøre en gjenhentbar plugg til en profil ved bunnen av overgangen, kan bevegelsen av den glidende hylsen også utføres ved anvendelse av hydraulik på overflaten, eller ved andre mekaniske midler. I tillegg viser de beskrevne utførelser en overgang hvor borerørsstrengen kan rotere i forhold til apparater koplet til basis av overgangen under innkjøring, overgangen kan like godt kan settes slik at over gangen er låst for å tilveiebringe gjennomrotasjon under innkjøring, og deretter oppløses i en posisjon i brønnboringen. Denne egenskap kan være egnet for opera-sjon av hydrauliske verktøy plassert ved basis av overgangen.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for å kjøre et silrør eller rørforing inn i en brønnboring,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter trinnene: (a) plassering av en svivelovergang (10; 110) mellom en arbeidsstreng og en silrørs- eller rørforingssammenstilling, (b) rotering av arbeidsstrengen med svivelovergangen (10; 110) i en første posisjon, slik at arbeidsstrengen roterer mens silrøret eller rørforingen forblir stasjonær, (c) kjøring av arbeidsstrengen inn i brønnboringen mens arbeidsstrengen roteres med svivelovergangen (10; 110) i den første posisjonen, (d) frembringelse av et positivt trykkdifferensial i svivelovergangen (10; 110) for å svitsje overgangen til en andre posisjon hvor arbeidsstrengen og minst en del av sammenstillingen roterer sammen, og (e) rotering av arbeidsstrengen og delen av sammenstillingen.

2. Fremgangsmåte i følge krav 1, videre omfattende trinnet: (f) frembringelse av et ytterligere trykkdifferensial for å svitsje overgangen (10; 110) tilbake til den første posisjonen og rotere arbeidsstrengen mens rørfo-ringen eller silrøret forblir stasjonær.

3. Fremgangsmåte i følge krav 1 eller 2 omfattende det ytterligere trinn å slippe en kule gjennom arbeidsstrengen for å lande på et kulesete og frembringe trykkdifferensialet.

4. Fremgangsmåte i følge et av kravene 1 til 3 videre inkluderende trinnet å låse overgangen (10; 110) i den andre posisjonen.

5. Fremgangsmåte i følge et av kravene 1 til 4 hvor trinnene (d) og (f) gjentas slik at overgangen veksles mellom de første og andre posisjoner.

6. Fremgangsmåte i følge et av kravene 1 til 5 hvor sammenstillingen omfatter et kjøre- eller setteverktøy for rørforingen eller silrøret.

7. Fremgangsmåte i følge krav 6 hvor delen som roterer med arbeidsstrengen er kjøre-eller setteverktøy et.