NO336373B1 - Kommunikasjon med anordninger som befinner seg på utsiden av en foring i en brønn - Google Patents

Abstract

En nedihulistreng omfatter en foring (14) samt anordninger (18) posisjonert på utsiden av foringen (14). En eller flere styringsledninger (20) strekker seg fra foringsanordningene (18), langs ut siden av foringen til ett eller flere koplingsstykker (24) som tilveiebringer forbindelsespunkter på innsiden av foringen. Det ene eller flere av koplingsstykkene (24) kan omfatte elektriske koplingsstykker (f.eks. direktekontakt koplingsstykker), induktive koplingsstykker (f.eks. induktive koplinger), optiske koplingsstykker (f.eks. fiberoptiske koplingsstykker) og hydrauliske koplingsstykker. Styringsledningen eller styringsledningene (20) kan være elektriske ledninger, fiberoptiske ledninger eller hydrauliske ledninger. Nedihullstrengen kan også brukes med en sementbeskytter (100) under sementeringsoperasjonen for å beskytte både innsiden av foringen så vel som det ene eller flerekoplingsstykker (24) som er forbundet med foringen. Sementbeskytteren (100) omfatter en hylse (110) som isolerer sement fra innsiden av foringen under en sementeringsoperasjon, slik at en foringskrapeplugg ikke behøves. Sementbeskytteren kan tilkoples et trekkverktøy som er forbundet med et kjøreverktøy (150). Kjøreverktøyet (150) er i sin tur forbundet med et rør hvor i gjennom det kan pumpes sement. Sementblandingen som pumpes gjennom den indre boringen av røret kommer inn i hylsen (110) av sementbeskytteren (100). En eller flere porter (132) er tilveiebrakt i sementbeskytterhylsen for å muliggjøre overføring av sementblandingen til et ringromsområde mellom den ytre veggen av foringen og den indre veggen av brønnboringen.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører kommunikasjon med anordninger som er posisjonert på utsiden av en foring i en brønnboring.

Olje- og gassbrønner kan kompletteres med forskjellige nedihullsanord-ningerfor å produsere hydrokarboner fra, eller injisere fluider inn i, formasjoner under jordoverflaten. Kompletteringsutstyr har blitt utviklet for mange typer brøn-ner, innbefattet vertikale eller nær vertikale, horisontale, avvikende og multilaterale brønner. Typisk kompletteringsutstyr omfatter ventiler, rør, pakninger og andre nedihullsanordninger, så vel som elektriske, optiske eller hydrauliske anordninger for å overvåke forholdene nede i hullet og for å styre aktiveringen av nedihullsanordninger (f.eks. åpning eller lukking av ventiler, setting av pakninger, osv.).

Følere og styringsanordninger kan også anordnes eller posisjoneres på utsiden av en foring som typisk er sementert til veggen av brønnboringen. En spesiell type foring omfatter foringsrør, som har en foring som strekker seg til brønn-overflaten. En foring kan også forbindes under et foringsrør slik at det strekker seg videre inn i brønnboringen eller inn i en lateral avgrening av en multilateral brønn. En type føler som kan anvendes på utsiden av en foring omfatter resistivitetselektroder, som anvendes for å overvåke resistiviteten av et omkringliggende formasjonsreservoar. På basis av resistivitetsinformasjon kan forskjellige karakte-ristikker av formasjonen bestemmes.

En konvensjonell teknikk for å kommunisere med følerne som er anordnet på utsiden av foringsrøret omfatter det å trekke en styringsledning på utsiden av foringsrøret til brønnoverflaten. Ved å trekke flere styringsledninger gjennom sementlaget, dannes imidlertid en potensiell lekkasjebane til brønnoverflaten, noe som er uønsket. For foringer som ikke strekker seg til brønnoverflaten, vil denne tek-nikken i tillegg ikke være tilgjengelig. En annen ulempe med å trekke en styringsledning på utsiden av foringsrøret er at styringsledningen eventuelt vil måtte krysse brønnhodeutstyret på et relativt upraktisk sted.

Det eksisterer derfor et behov for en mekanisme som kan tilveiebringe en kommunikasjon med nedihullsfølere eller styringsanordninger som er posisjonert på utsiden av foringer i en brønnboring.

US 4281711A angår et apparat for posisjonering og klebing av en foring i et foringsrør i en brønnboring hvor en opphentbar tetningshylse er anordnet mellom foringen og en brønnstreng. Tetningshylsen hentes ut etter at posisjonerings- og klebingsoperasjonene er fullført.

US 4712614A angår et setteverktøy for et forlengelsesrør.

I et første aspekt tilveiebringer oppfinnelsen et apparat for bruk i en brønn-boring som har en foring med en indre boring, som angitt i det selvstendige krav 1. Foretrukkede utførelsesformer av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige kravene 2-11.

I et andre aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for bruk i en brønnboring som har en foring med en indre boring, som angitt i det selvstendige krav 12.

Generelt, ifølge en utførelse, omfatter et apparat for bruk i en brønn som har en brønnoverflate og en brønnboring som er foret med en foring, én eller flere anordninger som er posisjonert på utsiden av foringen og én eller flere styringsledninger som er forbundet med anordningen og som strekker seg på utsiden av foringen. Ett eller flere koplingsstykker er forbundet med styringsledningen og tilveiebringer ett eller flere koplingspunkter som er tilgjengelig fra innsiden av foringen under brønnoverflaten.

Andre utførelser og trekk vil forstås ut i fra følgende beskrivelse, fra tegning-ene og fra kravene. Figur 1 viser en utførelse av en foringsstreng i en brønnboring, der foringsstrengen omfatter en foring, anordninger posisjonert på utsiden av foringen, en styringsledning som er forbundet med anordningene og et koplingsstykke som er forbundet med styringsledningen. Figur 2A viser en utførelse av en kompletteringsstreng for bruk med foringsstrengen i figur 1, der kompletteringsstrengen omfatter et koplingsstykke som er tilpasset for en tilkopling til foringsstreng-koplingsstykket. Figur 2B - 2D viser andre utførelser av foringsstrenger og kompletterings-strenger. Figur 3 viser en utførelse av en streng som kan samarbeide med foringsstrengen i figur 1 for å utføre sementeringsoperasjoner ifølge en utførelse. Figur 4A - 41 viser en sekvens av operasjoner som innbefatter strengen i figur 3, foringsstrengen i figur 1, og en kompletteringsstreng.

I den følgende beskrivelsen er det angitt en rekke detaljer som skal bidra med å gi en forståelse av foreliggende oppfinnelse. Det vil imidlertid forstås av fagmannen at foreliggende oppfinnelse kan utføres uten disse detaljene og at et antall variasjoner eller modifikasjoner av de beskrevne utførelsene er mulig.

Som anvendt i dette skrift henviser en "foring" til enhver struktur som brukes for å fore veggen i ethvert parti av en brønnboring, enten i hovedboringen eller i en lateral gren. En "foring" kan dermed enten henvise til en foring eller et foringsrør som strekker seg til brønnoverflaten.

Som anvendt i dette skrift henviser benevnelsene "opp" og "ned", "øvre" og "nedre", "oppadvendt" og "nedadvendt" og andre liknende benevnelser de relative posisjonene over eller under et gitt punkt eller element for å klarere beskrive noen av utførelsene i oppfinnelsen. Når de anvendes i forbindelse med utstyr og frem-gangsmåter for bruk i brønner som er avvikende eller horisontale, kan imidlertid slike benevnelser henvise til et venstre/høyre-forhold, høyre/venstre-forhold, eller andre forhold, alt ettersom. Når anvendt i et horisontalt parti av en brønnboring, vil også benevnelsene "under" og "dypere" henvise til en retning av brønnboringen som er lengst borte fra brønnboringsoverflaten.

Figur 1 viser en foringsstreng ifølge en utførelse i en brønnboring 10. Et øvre segment av brønnboringen 10 er foret med foringsrør 12. Foringsstrengen omfatter en foring 14 som forer et nedre segment av brønnboringen 10, idet foringen 14 er forbundet under en foringshenger 16 som er festet til den indre veggen av foringen 12. Én eller flere styrings- eller overvåkingsanordninger 18 kan være posisjonert på utsiden av den ytre veggen av foringen 14. I et arrangement kan styrings- og/eller overvåkingsanordningene være anordnet eller festet til den ytre veggen av foringen 14. I et annet arrangement kan styrings- og/eller overvåkingsanordningene være posisjonert på utsiden av foringen 14, men ikke i kontakt med den ytre foringsveggen.

Slike styrings- og/eller overvåkingsanordninger kan omfatte følere (så som trykk- og temperaturmåleutstyr, resistivitetselektroder, osv.) for å overvåke brønn-borings- eller formasjonskarakteristikker samt styringselementer (så som mikro-kontrollere, mikroprosessorer eller andre elektroniske kretser) for å utføre forskjellige styringsoperasjoner, så som å åpne ventiler, skru på eller av følere, osv. Slike styrings- og/eller overvåkingsanordninger kan mer generelt henvises til som "foringsanordninger", som er nedihullsanordninger posisjonert eller anordnet på utsiden av en foring. Foringsanordningene kan være elektriske, hydrauliske, optiske eller andre typer anordninger. Et eksempel på en foringsanordning omfatter en rekke resistivitetelektroder som anvendes for å tilveiebringe resistivitetsmålin-ger av de omkringliggende formasjonsreservoarer for å forutsi ankommelsen av vann under produksjonen. I en annen utførelse kan foringsanordningene være posisjonert på utsiden av foringsrøret 12 istedenfor foring 14.

Ifølge noen utførelser er en styringsledning 20 (eller et flertall styringsledninger) forbundet med foringsanordningene 18. Som vist, strekker styringsledningen 20 seg under foringsanordningene 18 dypere (eller lengre) ned i brønnborin-gen til den nedre enden av foringen 14. Styringsledningen 20 strekker seg langs utsiden av foringen 14 og kan være festet til foringen med beskyttelsesorganer

(vanligvis ved hver kopling). Ved den nedre ende er en spesiell foringssko 22 festet til foringen 14, idet styringsledningen 20 strekker seg gjennom skoen 22. Skoen 22 kan være forbundet med (eller befinne i nærheten av) et koplingsovergangsstykke som omfatter et koplingsstykke 24 (eller et flertall koplingsstykker) som er festet til styringsledningen 20. Kombinasjonen av koplingsovergangsstykket og koplingsstykket 24 er et eksempel på en kommunikasjons-koplingssammenstilling. Koplingssammenstillingen er tilgjengelig fra innsiden av foringen 14. Koplingsstykket 24 kan være et elektrisk koplingsstykke (f.eks. et direktekontakt koplings-tykke), en induktiv kopling, en optisk kopling (f.eks. en fiberoptisk kopling), en hydraulisk kopling, eller en annen kopling. Styringsledningen 20 kan være en elektrisk ledning, en fiberoptisk ledning, en hydraulisk ledning, eller en annen styringsledning. Styringsledningen 20 er tilpasset for å bære både telemetri og kraftsignaler.

I et annet arrangement trenger koplingsstykket ikke å bli posisjonert ved eller i nærheten av den nedre ende av foringen 14, men kan posisjoneres på et annet sted langs foringen. I slike andre arrangementer posisjoneres imidlertid koplingsstykket likevel ved en dybde under brønnoverflaten, slik at styringsledningen som strekker seg fra foringsanordningene til koplingsstykket ikke setter tet-ningen tilveiebrakt ved sementlaget rundt foringen i fare. En fordel med ethvert arrangement der forbindelsesstykket 24 er posisjonert under brønnoverflaten, er dermed at det tilveiebringes en koplingsmekanisme til foringsanordningene uten at man må strekke en styringsledning gjennom sementlaget hele veien til brønnover-flaten, noe som ville danne en uønsket lekkasjebane. Dermed unngår man også behovet for å strekke en styringsledning gjennom foringshengeren 16. En annen fordel med arrangementet i figur 1, der forbindelsesstykket 24 er posisjonert ved eller i nærheten av den nedre ende av foringen 14, er at man ikke danner en hind-ring i den indre boringen av foringen 14 når verktøystrengene kjøres nede i hullet.

I de nevnte arrangementene er forbindelsesstykket 24 posisjonert slik at det pas ser sammen med et tilsvarende koplingsstykke eller en annen komponent som fører inn i den indre boringen av foringen 14.

For å anordne foringsstrengen vist i figur 1 etter at foringsrøret 12 er installert i brønnboringen 10, kjøres foringsstrengen (omfattende foringen 14, foringshengeren 16, skoen 22, forbindelsesstykket 24, styringsledningen 20 og forings-anordningen 18) ned i brønnboringen til den ønskete dybden. Når foringen 14 er posisjonert i riktig dybde, sementeres den på plass. Sementen pumpes (i slam-form) inn i den indre boringen av foringen 14 og gjennom skoen 22 ved den nedre enden for å introdusere sementslammet inn i ringromsområdet mellom utsiden av foringen og den indre veggen av brønnboringen 10. Det introduserte sementslammet strømmer oppover i ringromsområdet for å danne sementlaget. Sementslammet føres også inn i et område 31 der foringen 14 og foringsrøret 12 overlapper hverandre. Da det ikke forløper en styringsledning mellom foring 14 og forings-røret 12, tilveiebringer sementen i området 31 mellom foringen 14 og foringsrøret 12 en god tetning som forhindrer brønnboringsfluider fra å lekke gjennom ringrom-mene mellom den ytre veggen av foringen 14 og den indre veggen av forings-røret 12.

I figur2A kjøres kompletteringsstrengen ned i brønnboringen 10 etterat foringsstrengen er blitt installert. I en eksem pel utførelse omfatter kompletteringsstrengen et rør 30, f.eks. et produksjonsrør, et injeksjonsrør, eller én eller annen type rør. Et koplingsstykke 32 (eller et flertall koplingsstykker) kan monteres ved den nedre enden av røret 30. Koplingsstykket 32 er tilpasset til å bli forbundet med koplingsstykket 24 i koplingsovergangsstykket til foringsstrengen. Koplingsstykket 32 kan være en elektrisk, induktiv, optisk, hydraulisk, eller en annen type koplingsstykke.

Rørkoplingsstykket 32 er i sin tur forbundet med en styringsledning 34 (eller et flertall styringsledninger), så som en elektrisk, optisk, hydraulisk, eller en annen type styringsledning. Styringsledningen 34 forløper langs utsiden av røret 30 til brønnoverflaten. I et arrangement kan styringsledningen 34 festes til røret 30 med beskyttere (vanligvis ved hver kopling). Ved brønnoverflaten strekker styringsledningen 32 seg gjennom en rørhenger 38 til en overflatestyringsmodul 36. Over-flatestyringsmodulen 36 kan være en krafttilførsel og datamaskin for elektriske styringsledninger, en optisk føler for fiberoptiske styringsledninger, en hydraulisk konsoll for hydrauliske styringsledninger 24, en annen type modul, eller en kombi-nasjon av forskjellige konsoller.

Sentreringsmekanismer kan brukes for å orientere koplingsstykket 32 i forhold til foringsforbindelsesstykket 24, slik at forbindelsesstykkene kan passe sammen. Dersom et flertall forbindelsesstykker er anordnet i parallell, kan en orienteringsprofil anordnes på foringen 14 over foringsforbindelsesstykkene 24, slik at en tapp som befinner seg på røret kan orientere produksjonsstrengen og posisjonere sine koplingsstykker 32 i linje med foringskoplingsstykkene 24.

Figur 2B - 2D viser forskjellige arrangementer av foringsstrengen og kompletteringsstrengen. I eksempelet gitt i figur 2B strekker styringsledningen 20B seg på utsiden av foringen 14 til den øvre enden av foringen. Ved den øvre enden når styringsledningen 20B et koplingsovergangsstykke 24B. Koplingsstykket 24B er forbundet med en foring 14B og kan føres sammen med rørets 30B koplingsstykke 32B.

I en annen utførelse vist på figur 2C strekker styringsledningen 20C seg fra anordningene 18. I det viste eksempelet strekker styringsledningen 20C seg gjennom en åpning 21C inn i foringen 14C. Styringsledningen 20C er så forbundet med et koplingsomgangsstykke 23C på innsiden av foringen 14C. I et annet arrangement kan styringsledningen 20C strekke seg over anordningene 18 istedenfor under anordningene.

Figur 2D viser et antall arrangement der en styringsledning 20D strekker seg til en åpning 21D i foringen 14D. Styringsledningen 20D er tilveiebrakt gjennom åpningen 21D til et ringromformet koplingsstykke 24D på innsiden av foringen 14D. Røret 30D er forbundet med et ringformet koplingsstykke 32D som passer sammen med koplingsstykket 24D.

Andre arrangementer er også mulig. F.eks. kan koplingsstykket på figur 2D anordnes på én side av foringen.

Ifølge en ytterligere utførelse av oppfinnelsen kan en sementforbindelse brukes for å beskytte den indre veggen av foringen 14 under sementeringsoperasjoner. Etter at foringsstrengen er senket ned til en ønsket dybde må foring 14 sementeres til brønnhullveggen. Ved utførelsen av en sementeringsoperasjon kan vanligvis en sementblanding strømme på innsiden av foring 14. For å fjerne sementen fra den indre boringen av foringen 14 etter at sementeringsoperasjonen er ferdig, kan en skrapeplugg anvendes for å skrape ut sementen. Tilstedeværelsen av foringskoplingsstykket 24 kan være inkompatibel med bruken av sement eller en skrapeplugg. Sementen på innsiden av den indre boringen eller den etterføl-gende bruk av skrapepluggen kan også skade koplingsstykket 24.

Sementbeskytteren ifølge noen utførelser kan anvendes for å isolere sementen fra den indre veggen av foringen 14 og kolingsstykket 24 under en sementeringsoperasjon. Dette reduserer sannsynligheten for at koplingsstykket 24 og den indre veggen av foringen skades under sementeringsoperasjonen.

Bruken av en skrapeplugg kan forhindres ved å ikke tilsmusse innsiden av foringen med sement, noe som kan redusere antall omganger som behøves for å utføre en sementeringsprosess til så lite som én enkelt omgang. En trygg opera-sjon er tilveiebrakt siden sementbeskytteren kan tas opp til vannoverflaten før sementen tørker. I et alternativt arrangement kan sementbeskytteren være et deksel som isolerer sementen fra koplingsstykket 24, men ikke nødvendigvis foringen 14.

Figur 3 viser en verktøystreng som omfatter en sementbeskytter 100 ifølge en utførelse. Foringsstrengen vist i figur 1 omfattende foringsrøret 12, foringsstrengen 16, foring 14, koplingsstykke(r) 24, foringssko 22, styringsledning(er) 20 og foringsanordninger 18 er også vist i figur 3. Sementbeskytteren 100 er posisjonert over et koplingsovergangsstykke 102 som omfatter koplingsstykke(ne) 24. Koplingsovergangsstykket 102 befinner seg over foringsskoen 22 som omfatter en tilbakeslagsventil 106 som er forspent av en fjær 108 til en øvre og tettet posisjon mot et seteorgan 109. Flere tilbakeslagsventiler kan anvendes for redundant. Under sementeringsoperasjonene presser en sementblanding som tilføres under trykk tilbakeslagsventilen 106 bort fra seteorganet 109, slik at sementblandingen strømmer gjennom åpningene 107 i et ringromsområde 105 mellom utsiden av foringen 14 og den indre veggen av brønnboringen 10.

Sementbeskytteren 100 omfatter en hylse 110 med en indre boring 111. Bunnen av sementbeskytteren 100 tilveiebringer et deksel eller en hette som definerer et kammer 112 som kan fylles med et rent fluid så som fett eller en dielek-trisk olje for å beskytte koplingsstykke(ne) 24 fra tilsmussing av sement eller rester.

Én eller flere porter 132 er tilveiebrakt ved den nedre enden av sementbeskytterhylsen 110 for å tillate utstrømning av sementblanding fra den indre boringen 111 av sementbeskytterhylsen 110. Én eller flere tilsvarende kanaler 134 er

tilveiebrakt i koplingsovergangsstykket 134. Den ene eller flere av fluidstrøm-ningsbanene som tilveiebringes av én eller flere av portene 132 og den ene eller flere kanaler 134 muliggjør kommunikasjon mellom sementblandingen og skoen 22. Tetninger 104 kan tilveiebringes rundt den ene porten eller portene 132 og kanaler 134 for å hindre forbindelse mellom sementblandingen og noen del av den indre boringen av foringen 14.

Sementbeskytteren 100 omfatter også en låseanordning som omfatter låsehakene 114 og en låsehylse 116. Låseanordningen kopler sementbeskytteren 100 løsbart til foringen 14. Låsehakene 114 er anordnet i samsvarende vinduer i sementbeskytterhylsen 110. En forskyvningsmekanisme (ikke vist) kan brukes for å feste låsehylsen 116 på plass inntil tilstrekkelig kraft til å bevege låsehylsen 116 oppover er påført for å frigjøre låsehakene 114. Denne forskyvningen åpner en omkjøringsåpning (ikke vist) som er skåret inn i beskyttelseshylsen 110, slik at et eventuelt differensialtrykk kan utlignes før sementbeskytteren 100 fjernes. I posi-sjonen vist i figur 3 holdes låsehakene 114 i posisjon ved hjelp av låsehylsen 116 på innsiden av et spor 118 dannet i den indre veggen av foringen 14.

En utsparing 120 er tilveiebrakt i låsehylsen 116. Utsparingen 120 er tilpasset til å gripe inn i et trekkverktøy 130, slik at sementbeskytteren 100 kan trekkes bort fra brønnboringen etter at sementeringsoperasjonen er ferdig. Sementbeskytteren 100 omfatter også en tetningsboring 122 som tillater at trekkverktøyet 130 griper inn med den indre boringen av sementbeskytterhylsen 110 på en tettende måte.

Trekkverktøyet 130 omfatter elementer som griper inn med samsvarende elementer av sementbeskytteren 100, slik at en oppadrettet bevegelse av trekk-verktøyet 130 trekker sementbeskytteren 100 oppover. Den nedre enden av trekkverktøyet 130 omfatter et sete 146 for en ball som kan slippes ned fra brønn-overflaten. I tillegg er én eller flere vinklete kanaler 148 tilveiebrakt i huset 131 av trekkverktøyet 130 for å muliggjøre en kommunikasjon mellom innsiden av trekk-verktøyet 130 og utsiden når ballen er posisjonert i setet 146. Et spor er også formet i trekkverktøyhuset 131 for å bære en tetning 144, som kan være en O-ring- eller V-pakning-tetningssammenstilling som er tilpasset til å gripe inn med tetningsboringen 122 av sementbeskytteren 100.

Fingre 136 er tilveiebrakt på utsiden av trekkverktøyet 130. Den nedre enden av fingrene 136 omfatter utragende partier 142. Kombinasjonen av hver fin- ger 136 og utragende parti 142 danner en krage. I den viste posisjon støter de indre flatene av de fremragende partiene 142 mot trekkverktøyhuset 131. Den øvre enden 138 av fingrene 136 er koplet til en viklet fjær 140. Den viklete fjæren 140 befinner seg på innsiden av et kammer avgrenset av trekkverktøyhuset 131.

En oppadrettet kraft som påføres fingrene 136 kan bevege fingrene 136 oppover mot fjæren 140. Når de utragende partiene 142 har beveget seg opp i en tilstrekkelig avstand til et utsparet parti av trekkverktøyhuset 131, kan de utragende partiene 142 klappes radielt innover. Evnen til å klappe sammen de utragende partiene 142 gjør det mulig for de utragende partiene 142 å gripe inn med utsparingen 120 av låsehylsen 116 i sementbeskytteren 100.

Som et alternativ kan trekkverktøylegemet 110 være forsynt med fjærfor-spente kiler (ikke vist). Disse kilene kan ekspandere inn i slisser som er skåret inn i toppen av orienteringsprofilen 210. På denne måten kan et moment som påføres løpestrengen ved overflaten om ønsket overføres til foringen.

Et kjøreverktøy 150 er forbundet med toppen av trekkverktøyet 130. Kjøre-verktøyet 150 er forbundet under en slange eller et rør 170 og det omfatter en mekanisme for å løsbart feste kjøreverktøyet 150 til foringen 14. Til sammen danner røret 170, kjøreverktøyet 150, og trekkverktøyet 130 et eksempel på en kjøre-streng. Kjøreverktøyet 150 er tilpasset til å bli frigjort når foringshengeren 16 er koplet til foringsrøret 12. Kjørestrengen er på en effektiv måte løsbart forbundet i nærheten av en øvre ende av foringen 14 når foringsstrengen kjøres inn.

Kjøreverktøyet 150 omfatter haker 152 som er anordnet gjennom åpninger i kjøreverktøyhuset 162 for å gripe inn med slisser 154 dannet i et munnstykke 156 forbundet med foringshengeren 16. Et moment kan om nødvendig påføres kjøre-strengen for overføring til foringen. Haken 152 holdes i posisjon av en låsehylse 158 i kjøreverktøyet 150. Låsehylsen 158 er i stand til å forskyve seg langs innsiden av kjøreverktøyhuset, men er festet på plass ved hjelp av en forskyvningsmekanisme (ikke vist).

Kjøreverktøyet 150 tilveiebringer også et sete 160 for en ball som kan slippes fra brønnoverflater. Ballen kopler seg på en tettende måte til setet 160 slik at trykket kan økes på innsiden av kjøreverktøyet 150 over ballen. Denne trykk-økningen danner et differensialtrykk over låsehylsen 158, som er forsynt med to forskjellige tetninger 171A og 171B på de to sidene av et kammer 159. Dersom en tilstrekkelig kraft påføres av differensialtrykket, vil forskyvningsmekanismen til låsehylsen 158 brytes for å tillate en forskyvning av låsehylsen 158 som frigjør hakene 152 inn i hylsesporet 157.

Ballsetet 160 kan låses i posisjon ved hjelp av en forskyvningsmekanisme (ikke vist) som har større skjærstyrke enn låsehylsens 158 forskyvningsmekanisme. Når en tilstrekkelig kraft påføres for å bryte forskyvningsmekanismen til ballsetet 160, kan ballsetet 160 beveges nedover inntil den treffer en indre skulder 163 av trekkverktøyhuset 131. Ved dette punktet kan kraften som påføres ballen treffe den øvre ringen 161 av ballsetet 160 utover, slik at ballen 200 kan passere gjennom ballsetet 160. Så vil ballen 200 falle inn i trekkeverktøyet 130 slik at den tar plass i setet 146, dyttet av differensialtrykket. I en annen utførelse kan to seter 161 og 146 kombineres. Setet 146 i den andre utførelse kan skjæres inn i en for-skyvningshylse som er låst på plass ved hjelp av en forskyvningsmekanisme. Forskyvningen av denne hylsen kan åpne kanalene 148.

Figurene 4A - 41 viser en sekvens av operasjoner som omfatter installasjo-nen av foringsstrengen i figur 1, en sementeringsoperasjon, og installasjon av en kompletteringsstreng på innsiden av foringsstrengen etter sementeringsoperasjonen.

I figur 4A kjøres foringsstrengen fra figur 1 (innbefattet foringen, foringshenger, foringsanordninger, styringsledninger, og koplingsstykke) sammen med verktøystrengen fra figur 3 sammen inn i brønnboringen 10. Som vist er kjøre-verktøyet 150 forbundet ved hjelp av hakene 152 til munnstykket 156 som er forbundet med foringshengeren 16. Når foringshengeren 16 har blitt lagt opp mot den indre veggen av foringsrøret 12, kan en ball 200 slippes ned for å ligge an mot et sete 160 i kjøreverktøyet 150 på en tettende måte, som vist i figur 4B. Et påført, forhøyet trykk på innsiden av røret 170 som er festet til kjøreverktøyet 150 danner et differensialtrykk over låsehylsen 158. Dersom det dannes et tilstrekkelig differensialtrykk vil trykket som påføres låsehylsen 158 virke til at forskyvningsmekanismen brekker og at låsehylsen 158 beveger seg oppover. Et spor 157 i låsehylsen 158 tillater at låsehakene 152 skyves bort fra utsparingene 154 av munnstykket 156 når låsehylsen 158 har beveget seg oppover med en tilstrekkelig avstand. Dette virker til at kjøreverktøyet 150 kopler seg av munnstykket 156, som vist i figur 4B.

Når hakene 152 er frigjort, vil en ytterligere økning av differensialtrykket over ballen 200 som sitter i setet 160 forskyve forskyvningsmekanismen som fes- ter ballsetet 160 til kjøreverktøyet 150. Ballsetet 160 vil så forskyves nedover inntil det treffer skulderen 163 av trekkverktøyhuset 131. Nå kan kraften som ble påført mot ballen 200 presse den øvre ringen 161 av ballsetet 160 utover, slik at ballen 200 kan passere gjennom ballsetet. Ballen 200 faller inn i trekkverktøyet 130 slik at den ligger an mot setet 146 av trekkverktøyet, som vist i figur 4C. Kjørestren-gen omfattende røret 170, kjøreverktøyet 150, og trekkverktøyet 130 senkes så til inngrep med trekkverktøyet 130 på innsiden av sementbeskytteren 100. Dersom foringsanordningene er anordnet på utsiden av foringsrøret 12 istedenfor foringen 14, vil kjøreverktøyet 150 kunne unngås.

Som vist på figur 4D presses fingrene 136 oppover og de klapper sammen radielt når de støter sammen med den øvre ende av sementbeskytterhylsen 110 når trekkverktøyet 130 senkes inn i sementbeskytterhylsen 110. Når trekkverk-tøyet 130 presses ytterligere inn i sementbeskytterhylsen 110, koples tetningene 144 som bæres av trekkverktøyet 130, på en tettende måte i tetningsboringen 122 av sementbeskytterhylsen 110, som vist i figur 4E. De fremragende partiene 142 av fingrene 136 griper også inn med utsparingene 120 av låsehylsen 116.

Når kjørestrengen kjøres inn, blir den løsbart forbundet med en øvre ende av foringsstrengen for å hindre at de to generelt konsentriske rørstrukturene (foringen 14 og røret 170) traverserer sammen over en stor avstand, noe som kan øke vekten til innkjøringssammenstillingen i for stor grad. Ifølge visse utførelser beveges kjørestrengen isteden nedover fra den øvre enden av foringsstrengen til den nedre enden, slik at den griper inn med sementbeskytteren 100 etter at foringshengeren 16 er satt.

Mer generelt kan kjørestrengen erstattes av enhver type innkjøringsverktøy, idet sementbeskytteren 100 kan erstattes ved enhver type innkjøringsmottaker. Det generelle konseptet er at innkjøringsverktøyet senker en foring eller en annen nedihullstruktur inn i brønnboringen, fulgt av en frigjøring av innkjøringsverktøyet. Så senkes innkjøringsverktøyet inn i brønnboringen inntil den mottas av innkjør-ingsmottakeren eller koples til foringen 14.

Når trekkverktøyet 130 er koplet til sementbeskytterhylsen 110, tilveiebringes fluidkommunikasjon mellom innsiden av kjørestrengen 170 og innsiden av sementbeskytterhylsen 110 gjennom de vinklete kanalene 148. Som ytterligere vist i figur 4E startes sementeringsoperasjonen, der en sementblanding 202 pumpes gjennom de vinklete kanalene 148 av trekkverktøyet 130 inn i den indre borin gen av sementbeskytterhylsen 110. Sementblandingen pumpes ved en nedadgående bevegelse av en sementplugg 203 (ikke vist i figur 4E, men vist i figur 4F). Ettersom et beveget trykk påføres over pluggen 203 for å tilføre den nedadgående bevegelse. Sementblandingen strømmer gjennom portene 132 av sementbeskytteren 100 og kanalene 134 av koplingsovergangsstykket 102 inn i foringsskoen 22 gjennom tilbakeslagsventilen 106. Sementblandingen fortsetter gjennom forings-skoåpningene 107 inn i ringromsområdet 105 mellom den ytre veggen av foring 14 og den indre veggen av brønnboringen 10. Som vist i figur 4F fortsetter sementblandingen opp gjennom et ringromsområde 174 mellom utsiden av foringen 14 og innsiden av foringsrøret 12. Sementeringsoperasjonen kan stoppes så snart pluggen 203 kontakter ballen 200. Sementen mellom utsiden av foringen 14 og innsiden av foringsrøret 12 tilveiebringer en relativt god tetning for å forhindre lekkasje av brønnboringsfluider opp ringromsområdet mellom foringen og forings-røret.

Etter at sementeringsoperasjonen er komplettert, kan kjørestrengen trekkes ut av brønnboringen 10. Som vist i figur 4G fører en oppadrettet forskyvning av kjørestrengen til at de fremragende partiene 142 av fingrene 136 trekker oppover på låsehylsen 116 av sementbeskytteren. Den oppadgående bevegelse av låsehylsen 116 fører til en frigjøring av låsehakene 114, slik at sementbeskytteren 100 frigjøres fra foringen 14. På dette tidspunkt kan kjørestrengen og sementbeskytteren 100 trekkes ut av brønnboringen, som vist i figur 4H. Sementbeskytteren 100 kan lett trekkes ut før sementen har tørket. Når sementbeskytteren 100 trekkes ut forblir sementen på innsiden av sementbeskytterhylsen 110, idet den indre veggen av foringen 14 holder seg hovedsakelig fri for sement. Det skal bemerkes at noe lekkasje av sement kan strømme inn i den indre boringen av foringen 14. Meng-den av slik lekkasje kan imidlertid være liten nok til at en etterfølgende rengjø-ringsoperasjon ikke er nødvendig.

Som ytterligere vist i figur 4H er en orienteringsprofil 210 tilveiebrakt i den indre veggen av foringen 14 for å tillate en innretting av koplingsstykke(ne) av kompletteringsstrengen med koplingsstykke(ne) av foringen 14. Så kan kompletteringsstrengen omfattende en strømningsstyringsanordning 212 (i en eksempelut-førelse) og et koplingsovergangsstykke 214, kjøres inn i brønnboringen som vist i figur 41. Koplingsovergangsstykket 214 orienteres av orienteringsprofilen 210 for å innrette koplingsstykke(ne) 32 med foringskoplingsstykke(ne) 24.

Ifølge visse utførelser er det angitt at nedihullkomponentene muliggjør en forbindelse mellom anordningene posisjonert på utsiden av en foring og kompo-nenter på innsiden av foringen. Dette kan oppnås ved å kjøre én eller flere styringsledninger fra foringsanordningene til ett eller flere koplingsstykker som tilveiebringer forbindelsespunkter på innsiden av foringen under brønnoverflaten. Koplingsstykket eller koplingsstykkene kan omfatte elektriske koplingsstykker (f.eks. direktekontakt koplingsstykker), induktive koplingsstykker (f.eks. induktive koplinger), optiske koplingsstykker (f.eks. fiberoptiske koplingsstykker), hydrauliske koplingsstykker, eller andre koplingsstykker. Styringsledningen eller styringsledningene kan være elektriske ledninger, fiberoptiske ledninger, hydrauliske ledninger eller andre styringsledninger.

Ifølge ytterligere utførelser kan en sementbeskytter anvendes under sementeringsoperasjonen for å beskytte både innsiden av foringen så vel som koplingsstykket eller koplingsstykkene som er forbundet med foringen. Sementbeskytteren omfatter en hylse som isolerer sement fra innsiden av foringen under sementeringsoperasjonen. Sementbeskytteren kan koples til et trekkverktøy som er forbundet med et kjøreverktøy. Kjøreverktøyet er i sin tur forbundet med et rør hvorigjennom det kan pumpes en sementblanding. Sementblandingen som pumpes gjennom den indre boringen av røret slipper inn i hylsen av sementbeskytteren. Én eller flere porter er tilveiebrakt i sementbeskytteren for å muliggjøre kommunikasjon av sementblandingen til et ringromsområde mellom den ytre veggen av foringen og den indre veggen av brønnboringen.

Mens oppfinnelsen er blitt angitt med hensyn til et begrenset antall utfør-elser, vil fagmannen forstå at et antall modifikasjoner og variasjoner er mulige.

Det er ment at de vedføyde kravene dekker alle modifikasjoner og variasjoner som faller innenfor oppfinnelsens ramme og idé. Istedenfor å bruke låsehakesammen-stillinger i de beskrevne forbindelsesmekanismer, kan f.eks. andre løsbare forbindelsesmekanismer anvendes, så som mekanismer som omfatter krager. Istedenfor å anvende en isolerende ball som slippes fra brønnoverflaten for å generere et opphøyet trykk, kan en ventil (f.eks. en ballventil) brukes isteden.

Claims (12)

1. Apparat for bruk i en brønnboring som har en foring med en indre boring, omfattende: en sementbeskyttelse (100) for å forhindre eller redusere overføring av sement inn i foringens indre boring under en sementeringsoperasjon, der sementbeskytteren omfatter en hylse (110) samt én eller flere porter (132), og en kjørestreng (130, 150, 170) som er forbundet med sementbeskytteren, når kjørestrengen er tilpasset for å overføre sement gjennom den ene eller flere sementbeskytterporter til et område på utsiden av foringen, og der apparatet videre omfatter et koplingsovergangsstykke (134) som omfatter ett eller flere koplingsstykker, der sementbeskytteren definerer et kammer (112) som står i forbindelse med ett eller flere koplingsstykker (24) for å isolere sement fra det ene eller flere koplingsstykker, og der kammeret er fylt med et fluid for å beskytte det ene eller flere koplingsstykker.

2. Apparat ifølge krav 1, der sementbeskytteren (100) ytterligere omfatter en låseanordning (114, 116) for å løsbart kople sementbeskytteren med foringen (14).

3. Apparat ifølge krav 2, der sementbeskytteren (100) ytterligere omfatter en profil, der kjørestrengen er innrettet for å gripe inn med profilen for å frigjøre låseanordningen for å muliggjøre opptrekking av sementbeskytteren.

4. Apparat ifølge krav 1, der det ene eller flere koplingsstykker som hvert omfatter et koplingsstykke som er valgt ut fra gruppen omfattende et elektrisk koplingsstykke, en induktiv kopling, et optisk koplingsstykke og et hydraulisk koplingsstykke.

5. Apparat ifølge krav 1, der kjørestrengen omfatter et kjøreverktøy (150) som er løsbart tilkoplet foringen.

6. Apparat ifølge krav 5, der foringen er del av en foringsstreng som ytterligere omfatter en foringshenger og et munnstykke, der kjøreverktøyet (150) løsbart festes til munnstykket.

7. Apparat ifølge krav 5, der kjørestrengen er langsgående bevegbart ved fri-gjøring for å kople sementbeskytteren.

8. Apparat ifølge krav 5, der kjøreverktøyet (150) omfatter et ballsete (160) for å oppta en ball, der kjøreverktøyet omfatter en indre boring og en låseanordning (158) for løsbart å gripe inn med foringen, der låseanordningen er innrettet for å bli frigjort ved en økning i trykk ved kjøreverktøyets indre boring etter at ballen har lagt an mot ballsetet på en tettende måte.

9. Apparat ifølge krav 8, der ballsetet (160) er løsbart forbundet med et hus av kjøreverktøyet, der en ytterligere økning i trykk virker til at ballsetet blir frigjort og gjør det mulig for ballen å falle gjennom ballsetet.

10. Apparat ifølge krav 9, der kjørestrengen videre omfatter et andre ballsete (146) under det første ballsete (160), der det andre ballsete er innrettet for å motta ballen etter at ballen faller gjennom det første ballsete.

11. Apparat ifølge krav 10, der kjørestrengen ytterligere omfatter én eller flere porter som muliggjør fluidoverføring mellom innsiden og utsiden av kjørestrengen etter at ballen er falt inn i det andre ballsetet.

12. Fremgangsmåte for bruk i en brønnboring som har en foring med en indre boring, omfattende de trinn: å posisjonere en sementbeskytter (100) i brønnboringen for å hindre eller redusere kommunikasjon av sement inn i den indre boringen til foringen under sementeringsprosessen, der sementbeskytteren omfatter en hylse (110) samt én eller flere porter (132), å forbinde en kjørestreng (130, 150, 170) til sementbeskytteren, og å kommunisere sement gjennom innsiden av kjørestrengen og innsiden av sementbeskytterhylsen til et område på utsiden av foringen.