NO336759B1 - Delvis kveil-i-kveil-rør samt fremgangsmåte for å sette sammen en beskyttet kveilrørstreng - Google Patents

Description

DELVIS KVEIL-I-KVEIL-RØR SAMT FREMGANGSMÅTE FOR Å SETTE SAMMEN EN BESKYTTET KVEILRØRSTRENG

Oppfinnelsen vedrører kveilrørsstrenger og særlig rørstrenger som delvis er doble, innbefattet fremgangsmåter for sammensetting av slike strenger.

Denne oppfinnelse er tangentielt beslektet med amerikansk patent nr. 5,638,904 - Safeguarded Method and Apparatus for Fluid Communication Using Coiled Tubing, With Application to Drill Stem Testing (Sikker fremgangsmåte og apparat for fluid-transport ved bruk av kveilrør, anvendt ved borestrengstesting) - oppfinnere Misselbrook m/fl.; PCT-søknad US 97/03563 inngitt 3.5.97 for Method and Apparatus using Coil-in-Coil Tubing for Well Formation, Treatment, Test and Measurement Operations (Fremgangsmåte og apparat som benytter kveil-i-kveil-rør for brønnformasjons-, be-handlings-, test- og måleoperasjoner) - oppfinnere Misselbrook m/fl.; og US SN 08/564,357 med tittelen Insulated and/or Concentric Coiled Tubing (Isolert og/eller konsentrisk kveilrør).

Den foreliggende oppfinnelse vedrører apparat og sammenstilling for i det minste en delvis dobbel produksjonsrør- eller "kveil-i-kveil"-rørstreng, av og til kalt PCCT, hvor et indre rør er avtettet inne i et ytre kveilrør. Det skal forstås at selv om uttrykket kveil-i-kveil kan bli brukt, behøver ikke det "indre rør" nødvendigvis være "kveilrør", eller "kveilrør" slik det er kjent eller blir praktisert i dag. Vanlig "kveilrør" som det "indre rør" gir en praktisk løsning for første utførelser. Det indre rør kunne imidlertid omfatte et forlengningsrør for eksempel. Videre kan det, men ikke nødvendigvis, helt eller delvis finnes et ringrom i og for seg avgrenset mellom det indre og det ytre rør. Ethvert ringrom som utformes, er fortrinnsvis smalt.

Siden tilveiebringelse av dobbelt rør i en streng skulle øke kostnadene ved en streng, kan det være en kostnadsfordel ved å minimere lengden på det doble parti. Dessuten kan "delvise" kveil-i-kveil-strenger, eller PCCT, ha kostnadsfordeler. En delvis dobbel flerbruksuniversalstreng skal ha nok dobbel lengde til å dekke den forutsette brønn-intervallengde som skal betjenes. PCCT-strengens samlede lengde vil velges for å be- tjene et typisk dybdeområde for brønner på et spesielt sted. Men kveilrør kan tilføyes eller fjernes fra bunnen av den ytre kveilrørsstreng for å passe til brønner utenfor det vanlige dybdeområde. En fullstendig, dobbel rørstreng ville selvsagt fungere tilfreds-stillende, men ville være dyrere. Alternativt kunne det utformes en delvis dobbel streng ved å forbinde et fullstendig, dobbelt parti med et enkelt parti. En slik delvis dobbel streng vil kunne utformes på forhånd og transporteres til en jobb, eller utformes på et jobbsted.

Et nøkkelformål ved bruk av en i det minste delvis dobbel streng er å tilveiebringe en beskyttende barriere på overflaten for å gjøre det mulig trygt å pumpe brønnfluider opp eller ned. (Overflate brukes i dette skrift generelt for å vise til over brønnhodet.) For å tilveiebringe denne fordel, har en dobbel streng et avtettet ringrom, eller rørene er tettet inntil hverandre helt eller delvis. I en dobbel rørstreng ville ringrommet fortrinnsvis være avtettet ved eller nær en nedre ende av det indre rør, og tetningen er fortrinnsvis plassert på tvers av ringrommet mellom det indre og ytre kveilrør, mest fortrinnsvis inne i det ytre kveilrør. Et eventuelt ringrom ville også fortrinnsvis være smalt for å gi maksimalt arbeidsrom. Det kan tilveiebringes middel for å overvåke fluidstatus, slik som fluidgjennomstrømning eller trykk, inne i et eventuelt dannet ringrom. Et trykksatt fluid slik som nitrogen, kunne for eksempel injiseres i ringrommet, eller eksisterende fluid inne i et ringrom kunne trykksettes.

Det er vanlig å benytte kveilrør i brønnvedlikehold for overhaling av brønner. Ved en overhaling blir en kontinuerlig kveilrørsstreng injisert i en levende brønn ved bruk av en tilknyttet pakkboks plassert over brønnhodet. Mange kveilrørsoverhalinger finner sted under forhold med levende brønn. Kveilrør har vist seg å være særlig nyttig ved arbeid gjennom produksjonsrør eller kompletteringsrør.

Ved normale operasjoner trykksettes kveilrøret med overtrykk vis-å-vis brønntrykk. Dette sikrer at dersom det skulle utvikle seg noen lekkasjer i røret, ville de resultere i utstrømning fra røret snarere enn det motsatte, noe som er viktig av sikkerhetsgrun-ner. Trykk i kveilrøret holder også brønnfluider fra å bevege seg bakover opp gjennom rørboringen. Brønnfluider er henvist til det ringformede rom mellom kveilrøret og pro-duksjonsrøret eller kompletteringsrøret. Hvis brønnfluider blir produsert opp gjennom det ringformede rom utenfor kveilrøret, kan de håndteres på vanlig sikker måte ved et brønnhode.

Fluider som pumpes ned gjennom en kveilrørsstreng, strømmer typisk inn i røret ved en ventil plassert på en aksel i den spole som bærer strengen. Fluidene renner gjennom det resterende rør viklet rundt spolen, via svanehalsen og ned gjennom injekto- ren, gjennom pakkboksen, gjennom brønnhodet og ned gjennom borehullet. Hvilke som helst fluider som pumpes ned gjennom en kveilrørsstreng, kan således tilbake-legge en betydelig rørlengde på overflaten.

Den foreliggende oppfinnelse regner med at noen anvendelser ved levende brønner kunne gjennomføres mer effektivt med kveilrør hvis brønnfluider fikk sirkulere opp gjennom røret snarere enn opp gjennom ringrommet. Ved noen anvendelser, for eksempel, tilveiebringer ringrommet utenfor røret en mer effektiv bane for nedpumping, mens boringen overlates til tilbakesirkulering oppover. En gruspakke, for eksempel, kunne være mer effektiv hvis oppslemmet grus ble pumpet ned gjennom det bredere ringformede område mellom produksjonsrør og kveilrør enn ned gjennom den smalere kveilrørsboring. Det ville kunne oppnås høyere sirkulasjonshastigheter ved at slammet ble pumpet ned gjennom ringrommet. Dette er særlig riktig fordi fluid som pumpes ned gjennom boringen, må passere gjennom et overgangsverktøy nær bunnen. Kveil-rørstetning og overgangsverktøyer kan være dyre, og de smale strømningsbaner som naturlig finnes i miniatyrverktøyer, innebærer potensielle blokkeringssteder. Et potensielt gode med det foreslåtte system ligger i elimineringen av behovet for komplekse tetnings- og overgangskombinasjonsverktøyer. Eliminering av kveilrørsovergangsverk-tøyer og deres tilhørende pakninger kunne føre til forbedret operasjonspålitelighet. Det foreslåtte system kunne også lette selvstenging og føre til forbedret ensartethet i sandpakker.

En annen anvendelse hvor en kveilrørsboring byr på en mer effektiv kanal for sirkulering av brønnfluider opp gjennom en brønn enn ringrommet mellom kompletteringsrør og kveilrør, er brønnrens. Brønnrens krever oppløfting av sand, grus eller partikkelmateriale som har samlet seg på bunnen av et borehull. Å heve partikkelmateriale uten at dette felles ut, gjør det nødvendig å opprette en oppadrettet strømningshastighet som er et visst antall ganger utfellingshastigheten for partiklene i væsken. Ytterligere vanskeligheter og kompleksitet oppstår ved heving av partikkelmateriale i avviksbrøn-ner. Som et resultat kan det behøves ganske høye strømningshastigheter for å få til en tilstrekkelig væskehastighet i et ringrom for å føre opp partikler. Av og til kan de nødvendige strømningshastigheter bare oppnås ved bruk av de større kveilrørsstørrel-ser som kan være upraktiske eller ellers uøkonomiske. Siden ringrommet mellom et kveilrør og komplettering typisk har et større tverrsnittsareal enn selve rørboringen, ville det behøves et lavere strømningshastighetstrykk for å oppnå samme fluidhastig-het opp gjennom boringen.

En tredje anvendelse for et dobbeltkveilrør ifølge den herværende oppfinnelse i levende brønn ligger i å bruke potensielt greit tilgjengelig naturgass for å avlaste væske fra levende brønner. Når naturgass er tilgjengelig ved et brønnhode, enten fra de samme brønner eller fra nabobrønner, kan slik gass være ganske kostnadseffektiv som gass-løftfluid. Pumping av naturgass ned gjennom kveilrør må imidlertid beskyttes på overflaten over brønnhodet. Personale og miljøet må vernes mot lekkasjer som ville kunne utvikle seg i kveilen, før gassen passerer ned under brønnhodet.

Historisk sett er transportering av brønnfluider på overflaten over brønnhodet gjennom vanlig kveilrør ansett for å være risikofylt. Slik transport er for tiden forbudt for de fleste operasjoner til havs, og er generelt uakseptabel for mange operasjoner på land. Kveilrør blir bøyd ut over sin flytegrense når det av en injektor beveges av fra en spole og over en svanehals. Den plastiske bøyeaktivitet finner typisk sted med høyt trykk påført rørets innvendige rom. Et trykkdifferensial over rørveggen under bøyning øker spenningsnivåer i røret og akselererer angrep av tretthetsbrudd. Kjemikalier som benyttes i brønnoperasjoner, er av og til tilbøyelig til å tære på og korrodere rørmate-riale. Kjemisk korrosjon og oppbygd utmatting kan til slutt føre til små brister i rørets vegg, og kulminere i et "knappenålshull" i røret. Selv om det er mulig å begrense fo-rekomsten av "rene tretthetsknappenålshuller" ved omhyggelig styring av de trett-hetssykluser som røret gjennomgår, kan andre belastninger i røret føre til uventede og for tidlige knappenålshuller. I dag forplanter de fleste knappenålshuller i kveilrør seg fra spenningsopptrinn forårsaket av korrosjon, hvor den vanligste årsak til slike knappenålshuller er innvendig tæring fra kloridkorrosjon. Siden klorider er vanlig på oljefel-tet (sjøvann, NCI, CaCb, osv.), er det nesten umulig å eliminere muligheten for en korrosjonsgrop. Den nest vanligste korrosjonsmekanisme er spenningskorrosjons-sprekking (SCC) som oppstår fra påvirkning av hydrogensulfid.

En lekkasje av brønnfluid gjennom en sprekk eller et knappenålshull i en streng mellom brønnhodet og en spole setter liv og miljø i fare. Et lite hull eller en liten sprekk virker som en spraydyse som sprayer trykksatt fluid innenfra røret til omgivelsene over bakken. En ansamling av lekket gass ville kunne bli antent av en gnist. Brønnflui-det kunne kanskje inneholde hydrogensulfid eller lignende, for å nevne en annen fare.

Kjernen i problemet med å transportere brønnfluider på overflaten i kveilrør er at det mellom brønnhodet og spoleventilen ikke finnes noen beskyttende barriere for mannskapet og miljøet mot lekkasjer fra røret. Muligheten for lekkasjer er ikke tilstrekkelig fjern. En dobbel rørstreng eller et i det minste delvis kveil-i-kveil rør, som foreskrevet av den herværende oppfinnelse, kan kostnadseffektivt tilveiebringe den tiltrengte dob le barriere for å tillate brønnfluider på en trygg måte å sirkuleres opp eller ned på overflaten gjennom kveilrør, slik det kan være særlig hensiktsmessig ved visse operasjoner.

Siden en dobbel barriere er ytterst vesentlig når brønnfluider beveger seg mellom brønnhodet og overflateventilen, skal et indre rør i en dobbeltstreng være i det minste lang nok, idet det tas hensyn til brønnene og deres tiltenkte anvendelser, til å strekke seg på overflaten fra en spolekopling og gjennom et brønnhode under den kritiske pumpe- eller "tilbakesirkulerings"-operasjon.

WO9701017 beskriver kveilrørstrenger som injiseres i et borehull og som er sammen-satt av et indre rør i et ytre rør med flere åpninger mellom rørene for å tilveiebringe nødvendig fleksibilitet. Begge rør kan være doble.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekkene som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etter-følgende patentkravene.

Den foreliggende oppfinnelse av en i det minste delvis dobbel rørstreng omfatter et indre rør inne i et ytre kveilrør i det minste for et øvre parti av strengen. Det indre rør er lik eller mindre enn 80 % av det ytre rørs lengde. Det indre rørs utvendige diameter er større enn eller lik 80 % av det ytre rørs innvendige diameter. Det indre rør er avtettet mot det ytre rør, i det minste ved et nedre parti av det indre rør.

Det beskrives en utførelse hvor en tetning er konstruert for å tillate noe langsgående bevegelse mellom en ende av det indre rør og det ytre rør. Tetningen er fortrinnsvis plassert inne i det ytre rør. Alternativt kan en tetning fiksere, eller samvirke med et element som fikserer, den relative plassering av et endeparti av det indre rør med hensyn til det ytre rør.

En stuking eller stopper kan være festet eller utformet på en innervegg av det ytre rør. Stopperen kan være plassert for å begrense langsgående bevegelse av en ende av det indre rør i forhold til det ytre rør. Det indre rør kan være ført inn slik at det trykkes sammen mot og er forspent mot stopperen inne i det ytre rør. Et eventuelt ringrom avgrenset mellom det indre rør og det ytre rør er fortrinnsvis ganske smalt. Det indre rør vil kunne være av samme materiale som eller av annerledes materiale enn den ytre streng. Det indre rør ville hensiktsmessig kunne være kveilrør med litt mind re diameter. Foretrukne materialer for det indre rør innbefatter aluminium, titan, berylliumkopper, korrosjonsbestandige legeringsmaterialer, plast med eller uten armering, komposittmaterialer og hvilket som helst annet egnet materiale.

I noen utførelser ville et indre rør strekke seg over i det minste halvdelen av det ytre rørs lengde, og fortrinnsvis omtrent en fjerdedel til en tredjedel av det ytre rørs lengde.

Fluid eller trykksatt fluid kan føres inn i et avgrenset ringrom mellom rørene, og dets status eller trykk overvåkes. Et fluid, slik som nitrogengass, kan være tilveiebrakt i ringrommet. Endringer i dette ringromsfluids trykk vil angi lekkasje i enten det indre rør eller det ytre rør. I begge tilfeller kunne brønnen bli avstengt og arbeidet stanset for å gjøre sikkerheten for mannskapet og miljøet størst mulig.

Som et ytterligere sikkerhetstiltak kan det festes en sikkerhetsventil i den nedre ende av strengen.

Det er mulig å bygge opp en "kompositf-streng av enkel kveil og fullstendig eller delvis kveil-i-kveil ved på forhånd å føye dem sammen eller ved å levere begge på én spole til en jobb og føye dem sammen til én streng med en kopling eller en sveis idet de kjøres inn i brønnen.

Oppfinnelsen innbefatter videre en fremgangsmåte for å sette sammen delvis kveil-i-kveil eller dobbeltrør. I én utførelse kan en rørstreng settes sammen ved å føre inn en øvre ende av et indre rør i en nedre ende av et ytre rør og bevege den øvre ende av det indre rør til en øvre ende av det ytre rør. Denne fremgangsmåte kan innbefatte påspoling av den sammensatte streng på en første spole og deretter omspoling av strengen på en andre spole. En fordel med slik fremgangsmåte for sammensetting er at en retningsbestemt glidetetning kan festes på den nedre ende av det indre rør før denne indre ende føres inn i den nedre ende av det ytre rør. Denne retningsbestemte tetning kan gli relativt lett i én retning, f.eks. i innføringsretningen, men motsette seg glidning, og det temmelig kraftig, mot innerveggen i det ytre rør når det forsøkes å bevege det indre rør i motsatt retning.

I en annen utførelse kan det indre rør sveises eller koples i sin nedre ende til en tett-ende seksjon, slik som et kilerør (engelsk: slip mandrel). Tetningen kan være utformet for å svenkes ut, eller tvinges ut med en kile, for å danne en mekanisk fast forbindelse mellom rørene. Fluidtetninger kan støtte den mekaniske forbindelse.

En annen fremgangsmåte for å sette sammen delvis kveil-i-kveil-rør kan innbefatte fastgjøring av en stopper på et innvendig veggparti av det ytre rør. Stopperen vil bli fiksert på et sted egnet til å begrense langsgående bevegelse av en ende av et indre rør inne i det ytre rør. En stopper vil greit kunne påføres på det flate stålbånd på fremstillingstidspunktet forden ytre kveilrørsstreng. En stopper ville kunne være nyttig hvis det skulle opprettes en fast tetning mellom det indre rør og det ytre rør, eller hvis innbyrdes bevegelse mellom rørene skal begrenses. Det indre rør vil kunne mon-teres i det ytre rør slik at det trykkes sammen mot og er forspent mot stopperen.

I en ytterligere fremgangsmåte for sammensetting av en kveilrørsstreng som fungerer, kan en lengde av vanlig kveilrør og en fullstendig kveil-i-kveil-lengde sveises eller forbindes eller leveres til en jobb uforbundet, også på én spole. En enkeltkveil og en dobbeltkveil kan lages til én streng på en jobb ved manuelt å føye en bunnstreng (stringer) sammen med en kopling når de kjøres inn i en brønn.

Tetninger kan aktiveres med mekaniske midler, kjemikalier, bestråling eller varme. Det indre rør kan være et forlengningsrør som er limt, festet med klebemiddel eller er smeltet på plass. Et forlengningsrør kan til og med være utformet på plass inne i det ytre rør.

I et første aspekt vedrører oppfinnelsen mer spesifikt et apparat som omfatter:

en kveilrørsstreng som er konstruert for å bli injisert i et borehull, idet den har et indre rør inne i og avtettet mot et ikke-avsluttende parti av en ytre kveilrørslengde i det minste ved et nedre parti av det indre rør, og et parti av det ytre og det indre rør strekker seg over en spole, kjennetegnet ved at

det indre rør er mindre enn eller lik 80 % av det ytre rørs lengde; og

det indre rørs utvendige diameter er større enn eller lik 80 % av det ytre rørs innvendige diameter.

Det indre rør kan omfatte kveilrør.

Det indre rør kan innbefatte i det minste ett av aluminium, titan eller berylliumkopper korrosjonsbestandig legeringsmateriale, plast med eller uten armering, samt kompo-sittmateriale.

Det indre rør kan omfatte et forlengningsrør.

Forlengningsrøret kan være forhåndsutformet.

Forlengningsrøret kan være utformet inne i det ytre rør.

Apparatet kan innbefatte et trykksatt fluid i et ringrom avgrenset mellom det indre rør og det ytre rør.

Det indre rør kan være minst 100 meter langt.

Det indre rør kan strekke seg ned forbi et brønnhode.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen mer spesifikt en fremgangsmåte for å sette sammen en beskyttet kveilrørsstreng, hvor fremgangsmåten omfatter innføring av et indre rør innenfor en ytre kveilrørslengde, kjennetegnet ved at det indre rør er mindre enn eller lik 80 % av lengden av det ytre rør, og det indre rørs utvendige diameter er større enn eller lik 80 % av det ytre rørs innvendige diameter; og fremgangsmåten omfatter de ytterligere trinnene: å avtette i det minste et nedre parti av det indre rør mot et ikke-avsluttende parti av det ytre rør, slik at tetningen ligger innenfor det ytre rør; og

å kveile opp strengen på en spole.

Fremgangsmåte kan innbefatte kjemisk setting av tetningen, alternativt setting av tetningen ved bestråling, alternativt setting av tetningen med varme, alternativt mekanisk setting av tetningen.

Det kan oppnås bedre forståelse av den herværende oppfinnelse når nedenstående detaljerte beskrivelse av den foretrukne oppfinnelse ses sammen med de etterfølgen-de tegninger, hvor: Fig. 1 illustrerer en delvis kveil-i-kveil-rørstreng i en brønn; Fig. 2 og 2A illustrerer en kveilrørsspole og ventilarrangement knyttet til denne for kveil-i-kveil- eller dobbeltrørstreng; Fig. 3A-3D illustrerer faste tetningssystemer; Fig. 4 illustrerer tetting av et indre rør inne i en kveilrørsstreng innbefattende stoppere på en innervegg i rørstrengen; Fig. 5 illustrerer bevegelige tetninger for avtetting av et ringrom mellom et indre rør og en kveilrørsstreng nær en ende av det indre rør; Fig. 6 illustrerer et deformerbart tetningssystem; Fig. 7A-7C illustrerer et sikkerhetsventilstykke egnet til bruk i enden av en kveilrørs-streng.

Smalt, når det brukes i dette skrift for å vise til et smalt ringrom, er ment å gjelde et dobbeltrør- eller kveil-i-kveil-ringrom hvor et indre rørs utvendige diameter (OD) er litt mindre enn et ytre rørs innvendige diameter (ID). Forskjellen mellom OD og ID kan kanskje være 1/10 tomme (2,54 mm) eller enda mindre. Nedre, slik det brukes i dette skrift under henvisning til kveilrør, viser til partier av en streng mot en fjerntbeliggende ende av strengen, den ende som i bruk ikke er forbundet med spolen. Øvre viser til rørpartier nær en ende av strengen forbundet med spolen i bruk. En tendens til langsgående bevegelse av et indre rør i forhold til et ytre rør under ut- og innspoling omtales nedenfor. Det skal forstås at en tetning som er konstruert for å tillate og samvirke med slik langsgående bevegelse, kanskje også vil kunne tillate aksial bevegelse eller rotasjonsbevegelse eller andre typer bevegelse også. Slik annen bevegelse er ikke ment å være utelukket. Uttrykket "på overflaten" viser generelt til over brønn-hodet. Kveilrør slik det er kjent innenfor faget, er kveilet opp på en spole som kan fraktes med lastebil. En stuking på et rørs indre flate kan generelt kalles en stopper. Et sveisebend er et godt eksempel på en slik stopper. Sirkulering av brønnfluid gjennom en streng innbefatter bevegelse av hvilket som helst potensielt risikofylt brønn-fluid opp eller ned gjennom kveilrørsstreng hvor fluidet passerer gjennom rørpartier på overflaten som er stedet hvor beskyttelse gitt av en dobbeltstreng eller dobbelt-vegg ville kunne være viktig.

Fig. 1 illustrerer generelt en kveilrørsstreng, og særlig en utførelse med delvis kveil-i-kveil-rør, PCCT, ført inn i en brønn. En lastebil T (ikke vist) bærer en spole R som har en streng S. Strengen S båret på spolen R inneholder, over et parti av sin øvre lengde, et indre rør IT innenfor et ytre rør OT. I bruk strekker det indre rør IT seg ned forbi et brønnhode WH i et borehull WB. En tetning SL tetter ringrommet mellom det indre rør IT og strengen S nær en ende av det indre rør IT. De påfølgende figurer illustrerer foretrukne systemer i detalj. PCCT ville selvsagt kunne utformes ved å kople en avtettet fullstendig dobbeltkveil, ved SL, sammen med en nedre lengde av enkeltkveil.

Den utvendige diameter på det indre rør IT er fortrinnsvis bare litt mindre enn den innvendige diameter på det ytre rør OT i strengen S, hvilket gir et smalt ringrom. For eksempel ville en indre kveilrørsstreng med 3,0 cm (1 3/16") ytre diameter (OD) kunne føres inn i en ytre kveilrørsstreng med omtrent 3,8 cm (1<1>/2<M>) ytre diameter (OD). Når det forsøkes å lage kveil-i-kveil med et slikt smalt ringrom, skal det tas hensyn til mulig ovalitet hos hvert rør, så vel som veggtykkelse og tilgjengelige metoder og tek-nikker for innføring.

Borehullet WB på fig. 1 illustrerer et produksjonsrør PT inne i brønnen sammen med en kveilrørsstreng, men ikke i riktig målestokk. I praksis legger drift av kveilrøret gjennom produksjonsrøret vanligvis en vesentlig begrensning på den maksimale utvendige diameter som kan brukes for en streng.

På fig. 1 er kveilrørsstrengen S vist, slik det er kjent innenfor faget, idet den vikles av fra spolen R via en svanehals G, gjennom et injektorhode I, gjennom en pakkboks SB, gjennom brønnhodet WH og deretter ned i borehullet. Fig. 1 illustrerer også et sikkerhetsventilstykke SV festet til bunnen av kveilrørsstrengen S. Drift i en levende brønn tilsier at det ikke bare skal være en dobbel barriere mellom brønnhodet og en rørven-til, som typisk er plassert på en spole, når det produseres opp gjennom røret eller brønnfluider føres gjennom strengen, men også at det muligens skal være en ekstra sikkerhetsfaktor slik som en sikkerhetsventil i enden av kveilrørsstrengen. Sikkerhets-ventilen er særlig nyttig når kveilrørsstrengen trekkes ut av hullet og enden av eventuelt indre rør spoles opp forbi brønnhodet. Et sikkerhetsventilstykke utfyller en i det minste delvis dobbel rørstrengs funksjonalitet.

Fig. 2 og 2A illustrerer ventilmekanismesystemer som kan være plassert på kveilrørs-spolen R. Rotasjonsleddventilmekanismer for vanlig kveilrør er kjent innenfor faget og er angitt, men ikke vist i detalj. Rørstrengen som er spolet opp på spolen R på fig. 2 og 2A, er angitt å ha ytre rør OT og innenfor dette indre rør IT. Ved spolen vil det indre rør IT kunne føre brønnfluid WF i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse, og det indre rør IT skal således strekke seg via spolen til en ventil slik som en tradisjonell rotasjonsleddventil. Det ytre rør OT kan være avsluttet på et egnet sted på spolen, som ved en tetningssammenstilling V. En trykkgassbeholder 26 er illustrert som tilgjengelig for trykksetting av et ringrom 21 mellom det indre rør IT og det ytre rør OT. En måler 20 er illustrert på spolen R, tilkoplet og plassert for å angi trykket som holdes i ringrommet mellom det indre rør IT og det ytre rør OT. Ringrommet 21 kan i praksis være trykksatt opp til 34,5 bar med nitrogen. Måleren 20 vil fortrinnsvis sende signaler til et styrehus eller lignende på lastebilen Tfor hensiktsmessig avle-sing, eller i det minste være lett synlig. Operatøren på lastebilen T vil fortrinnsvis kunne overvåke trykket på måleren 20.

Det skal forstås at det indre rør vil kunne være et forlengningsrør, og til og med ikke kveilrør. Forlengningsrøret kunne avgrense et ringformet rom innenfor det ytre rør eller, over det hele eller delvis, passe inntil det ytre rørs vegg. Forlengningsrøret kunne være forhåndsutformet, eller faktisk bli utformet på plass til å begynne med innenfor det ytre rør. Et forlengningsrør kunne, over det hele eller delvis, smeltes, limes eller festes med klebemiddel til det ytre rør. Kryometoder kunne brukes for å krympe et forlengningsrør under installering. Varme, kjemikalier eller bestråling kunne brukes for å opprette en tetning.

Enhver avtetting av et indre rør, det være seg kveilrør, forlengningsrør eller annet, som vesentlig øker stivheten i til og med et parti av strengen, kan påvirke strengens levetid negativt. Valget av tetning mellom rørene, må således ta hensyn til tetningens innvirkning på strengens praktiske levetid, enten den er kveilrør eller ikke kveilrør.

Det skal videre ved konstruksjon av tetninger tas hensyn til at kveilrør, selv om det kan kveiles på en spole som kan fraktes på lastebil, fremdeles er relativt stivt. Erfaring viser at et indre rør, hvor det indre rør også omfatter kveilrør, vil være tilbøyelig til å anta en størst mulig diameter når det kveiles på en spole R inne i et ytre rør OT. En indre kveils IT gjennomsnittsdiameter vil således sannsynligvis være litt større enn en ytre kveils OT gjennomsnittsdiameter når strengen er kveilet på en spole. Videre vil den indre kveil IT pr. kveil på spolen være litt lengre enn den ytre kveil OT. Når en slik kveil-i-kveil-streng S rettes ut, som når strengen injiseres i et borehull, skulle den indre kveil, siden den er litt lengre, være tilbøyelig til å ville bevege seg i lengderetningen nedover med hensyn til den ytre kveil og skulle presse mot elementer som hindrer slik bevegelse. Alternativt kan den indre kveil være tilbøyelig til å trekke seg tilbake inne i det ytre rør ved innspoling.

Med ovenstående i tankene er de flere tetningssystemer som illustrert i utførelser på fig. 3, 4, 5 og 6, vurdert spesielt for bruk i en i det minste delvis dobbel kveilrørs-streng. En tetning isolerer i det minste den ene ende av, om ikke hele, et ringrom eller rom dannet mellom et indre rør og et ytre kveilrør, fra fluidkommunikasjon. Tetningen er fortrinnsvis festet i det minste nær den nedre ende av det indre rør og tetter fortrinnsvis mot et ytre kveilrørs innvendige diameter (ID).

Tetninger med lav mekanisk styrke kan ikke selv forankre seg mot en ytre kveilrørs-streng. Fremgangsmåter for å redusere eller begrense innbyrdes bevegelse mellom rørene, innbefattet tetninger eller midler som forankrer, og andre elementer slik som deformerbare rør eller kiler som forankrer, kan være ønskelig. Det er imidlertid viktig at enhver tetning og/eller fastgjøringsmekanisme holder seg tilstrekkelig fleksibel til å tåle gjentatt sammenkveiling og utkveiling av strengen når denne spoles på eller av fra en spole. Fremgangsmåter for å fiksere eller redusere rørbevegelse skal således ikke vesentlig gå på bekostning av strengens og tetningens bøyefleksibilitet.

Det kan være anordnet en enkel innvendig stuking eller stopper i et ytre kveilrør (slik som ved en miniatyrsveisestreng). Det indre rør ville da kunne settes ned på denne stuking. Ved at det videre påses at det indre rør er litt lengre enn den målte lengde av det rom som det skal oppta inne i det ytre kveilrør, kan elastisk deformering av strengen bidra til å sikre at det indre rør alltid ligger positivt i inngrep mot denne stuking, og således redusere muligheten for innbyrdes langsgående bevegelse, i det minste ved den fjerntbeliggende ende av det indre rør.

Det kan alternativt velges tetninger som selv kan deformeres mekanisk i en viss ut-strekning mens de i sine ender opprettholder fast forhold til rørveggsflatene. En belgtetning er et godt eksempel. Friksjon kan bidra til å begrense innbyrdes bevegelse mellom rørflate og tetning, mens noe relativ rørbevegelse opptas av de deformerbare partier av en tetning.

En fremgangsmåte for å avtette en i det minste delvis dobbel rørstreng medfører boring av et lite hull i det ytre rør og enten sveise, hardlodde, lodde eller lime de to rør sammen. Fremgangsmåten kunne innbefatte innføring av en skrue for mekanisk å begrense bevegelse. Likeledes kunne det bores et hull i det ytre rør for å tillate injise-ring av en tetningsmasse etter at et forlengningsrør er ført inn. En ulempe med boring av huller er imidlertid behovet for å sikre at den påfølgende reparasjon av hullet elimi-nerer alle spenningsopptrinn som ellers ville begrense en kveilrørsstrengs plastiske levetid.

Tradisjonelle selvaktiviserte tetninger som tillater bevegelse, kan brukes mellom røre-ne, som listet opp nedenfor. Det må nøye holdes kontroll med om en slik tetning ska-des, når det indre rør og tetningen installeres i det ytre kveilrør.

Elastomertetninger innbefatter:

O-ringer, V- eller U-pakning, polypakninger (Poly Paks), T-tetninger, krage-tetninger med utvendig tetningsleppe med og uten støtteringer.

Fjæraktiviserte tetninger innbefatter:

Varierbar tetning (Variseal), fjærtetninger med skråkant, med og uten støt-teringer

Selvsmørende tetninger innbefatter:

Kalsi Seals® med og uten støtteringer

Kjemisk satte tetninger er mulig, særlig som listet opp nedenfor. Denne type tetning aktiviseres kjemisk når tetningen er satt på plass. På denne måte er det mindre sann synlig at tetningen vil bli skadet når et indre rør installeres i et ytre kveilrør. Det må påses at det oppnås ensartet blanding av egnede kjemiske sammensetninger for å gjøre tetningen pålitelig.

Elastomerløsningsmiddelkombinasjoner:

Epoksysystemer;

Lodding eller hardlodding av den indre streng til den ytre streng; og Sveising av den indre streng til den ytre streng.

Elastomerer som utsettes for bestråling, er også et mulig valg. Med denne type tetningssystem blir en tetning aktivisert ved at tetningen bestråles når den er på plass. På denne måte vil det igjen være mindre sannsynlig at tetningen blir skadet når det indre rør installeres i det ytre kveilrør. Bruk på feltet vil imidlertid kunne legge praktiske begrensninger på bruken av denne teknikk.

Termofikserte tetninger er også mulig, særlig som listet opp nedenfor. Denne type tetninger aktiviseres ved at tetningen varmes opp når den er på plass. På denne måte ville ikke tetningen bli skadet når det indre rør installeres i det ytre kveilrør. For å være praktisk å bruke på feltet, velges det fortrinnsvis materialer slik at aktiviserings-temperaturene er moderate.

Elastomer som utsettes for varme;

Elastomer som gjennombløtes med egnet kjemikalium og deretter varmes/hetes opp etter installering;

Minnemetaller.

Alternativt kunne kryometoder kunne brukes for å krympe rør eller rørpartier eller en tetning under innføring, slik at det fremstår en tett pasning når elementene vender tilbake til omgivelsestemperaturer.

Mekanisk satte tetninger er mulig, særlig som listet opp nedenfor. Denne type tetning aktiviseres med mekaniske midler når den er på plass. På en slik måte er det mindre sannsynlig at tetningen vil bli skadet når det indre rør installeres i det ytre kveilrør.

Deformering av elastomertetning med metallunderlag inn i den ytre streng;

Deformering av ikke-elastomer-, plast- eller metalltetning inn i den ytre streng.

Tetningsmekanismer, som illustrert på fig. 4, skal ta hensyn til og kan til og med ut-nytte en indre kveils IT tendens til å bevege seg i lengderetningen nedover med hen syn til en ytre kveil OT idet en dobbeltrørstreng S spoles av og rettes ut. Fig. 4 illustrerer stukinger eller stoppere ST utformet på en indre flate av et ytre rør OT. Ett egnet middel for å utforme stoppere ST er å plassere sveisestrenger på et metallbånd før dette formes til kveilrør, f.eks. før båndet krølles sammen og sveises. Slike stoppere ST plassert på den innvendige flate av den ytre kveil OT kan således brukes for å begrense eller hindre betydelig langsgående bevegelse av en ende av et indre rør IT inne i en ytre kveil OT. Slik begrensning av langsgående bevegelse kunne bidra til å støtte fikserte tetninger SL, illustrert som O-ringer på fig. 4, mellom det indre rør IT og den ytre kveil OT. Sammentrykking av den indre kveil IT inne i den ytre kveil OT, sammen med en tendens for kveilen IT til å bevege seg nedover når den tas i bruk, kan begge bidra til å forspenne den indre kveil IT mot stoppere ST.

Porter P for faste tetninger kunne bores gjennom den ytre kveil for å bidra til å bevirke eller opprette en tetning i praksis etter sammensetting, slik som med skruer, som illustrert på fig. 3B. Fig. 3A illustrerer et tetningssystem mellom det indre rør IT og det ytre kveilrør OT, hvilket settes mekanisk og fikserer rørene mot innbyrdes bevegelse i lengderetningen. Tetningssystemet tillater ikke langsgående bevegelse mellom det indre rør IT og det ytre rør OT etter at det er satt. Tetningssystemet innbefatter et deformerbart rør 44 som er forbundet med eller sveist til bunnen av det indre rør IT ved en sveis 42. Det deformerbare rør 44 kan ha en lengde på 1,8 til 3 meter. Rundt det deformerbare rør 44 er det med mellomrom innsatt elastomertetninger 46. Etter at det indre rør IT er plassert inne i det ytre rør OT kjøres en plugg 48 med trykk ned gjennom strengen. Idet den når det deformerbare rør 44, deformerer pluggen 48 røret 44 plastisk utover slik at dette trykkes sammen mot og passer inntil den indre vegg av det ytre rør OT, hvorved rekken av elastomertetninger 46 presses fast mot den indre vegg av det ytre rør OT. Fig. 3B illustrerer et fleksibelt forlengningsrør som er avtettet med klebemiddel eller er smeltet eller tettet med andre midler mot veggen av et ytre kveilrør. Tegningen finnes i det minste ved en nedre ende av forlengningsrøret og kan finnes over hele lengden av forlengningsrøret. Tetningssystemet illustrert på fig. 3B medfører innføring eller installering av et forlengningsrør som det indre rør IT. Forlengningsrøret er installert med utblåsningsplugg 54 i en nedre ende. Utblåsningspluggen er festet til den nedre ende av det indre rør IT med et festemiddel 52 med kjent skjærefasthet. Slike midler er kjent innenfor faget. Strengens innside vil kunne settes under trykk for å ekspande-re forlengningsrøret. Et fleksibelt klebemiddellag 50 skal aktiveres som ved varme, tid, temperatur eller andre kjente midler. Så snart klebemiddellaget 50 har herdet mellom forlengningsrøret U og det ytre rør OT, vil trykk inne i strengen kunne økes for å blå-se ut utblåsningspluggen 54.

I utførelsen på fig. 3C innbefatter tetningssystemet en hard forbindelse slik som ved sveising, hardlodding, lodding, skruer, lim eller klebemiddel. En port 68 utformet i det ytre rør OT danner et adgangssted for tilføring av det harde forbindelsesmateriale. En tetning 66 giren innledende hardloddet sperretetning. Et svenkestempel 62 kan deformere et nedre røravsnitt 69 som har gripeflate 67, utover til en trykkpasning mot den innvendige flate av det ytre rør OT. Det nedre røravsnitt 69 er vist som sveist ved en sveis 64 til det nedre parti av det indre rør IT. Hardlodding, sveis, lim, klebemiddel eller annet egnet materiale føres inn i ringrommet mellom det indre rør IT og det ytre rør OT gjennom porten 68.

Fig. 3D illustrerer en kilemekanisme og tetning. En svenkehylse 74 svenkes med svenkestemplet 76 for å tvinge kilerøret 72 som har gripetenner 75, opp mot den indre vegg av det ytre rør OT. Det indre rør IT er forbundet med kilerøret 72 slik som ved en sveis 73. Tetninger slik som en O-ring 71, tetter mot fluidforbindelse. Skjærpinner 78 holder svenkehylsen 74 på plass til de skjæres av trykket fra svenkestemplet 76.

En alternativ teknikk for å tette mellom det indre rør IT og den ytre kveil OT er illustrert på fig. 5 og 6. Fig. 5 illustrerer bevegelige tetningsmidler SL som en serie tet-ningsringer, sannsynligvis O-ringer. Ringene vil kunne være konstruert for å gi en bedre tetning når de trykkes sammen i én retning, og å gli relativt fritt når de beveges i motsatt retning. En fremgangsmåte for å montere det indre rør IT inne i det ytre kveilrør, med tanke på en retningsbestemt tetning, er å laste det indre rør inn i den ytre kveil ved å føre den øvre ende av det indre rør inn i den nedre ende av det ytre rør.

Fig. 6 illustrerer en form for fleksibel eller deformerbar tetning. Et element 80 fungerer som en belgtetning. Elementet 80 er festet til et element 82 som er sveist ved en sveis 81 til det indre rør IT inne i det ytre rør OT. En belgetetning 83 tetter ved en tetning 84 fast mot innsiden av det ytre rør OT. Relativ langsgående bevegelse av det indre rør IT inne i det ytre rør OT vil deformere belgtetningen 83, mens enden av belgtetningen 83 forblir fast tettet ved 84 mot innerveggen av det ytre rør OT. En be-skyttelseshylse slik som hylsen 80, kan brukes for tetningsinstallasjon og kan pumpes ut så snart tetningen er på plass.

Idet det er funnet opp et system for å legge til rette for en dobbel sikkerhetsbarriere ved operasjoner hvor brønnfluider sirkuleres gjennom kveilrør, oppstår et ytterligere spørsmål om tilveiebringelse av en dobbel sikkerhetsbarriere når strengen spoles inn i og ut av hullet. Ved utkjøring vil den indre kveil på ett eller annet tidspunkt, dersom den er kortere, bli løftet opp over brønnhodet.

For noen PCCT-operasjoner kan det bli nødvendig å tilveiebringe returstrømningsbe-skyttelse under innkjøring i hullet og under uttrekking fra hullet når barrieren tilveiebrakt av dobbeltstrengen, ikke er virksom fordi hele dobbeltstrengen er spolet opp på spolen. I dette tilfelle kreves en anordning for å hindre returstrømning. Det som i utgangspunktet trengs, er en syklisk tilbakeslagsventil som kan bli slått på, av og deretter på igjen. Den skal være billig, enkel og pålitelig, særlig etter at sand og produk-sjonsavfall er blitt sirkulert gjennom den. Den foretrukne utførelse er en sprengskive og en kulebetjent klafftilbakeslagsventil som holdes åpen av et rør forsynt med porter. Ved trykksetting av CT kan sprengskiven sprenges og tillate full reversert sirkulering. Ved avslutning av operasjonene kan en kule sirkuleres for å forskyve røret med porter nedover, hvorved tilbakeslagsventilen returnerer til full driftsmodus. Andre utførelser innbefatter sirkulering av en tilbakeslagsventil ned gjennom CT etter at reverserte operasjoner er avsluttet, og tilrettelegging for at ventilen kan smekkes inn i en profil i toppen av dysen for reversert spyling. Et mer komplekst ventilarrangement ville omfatte en flerposisjonsventil som kunne deaktiveres med en kule og reaktiveres ved slutten av operasjoner gjennom sirkulering av en andre kule.

Fig. 7A-7C illustrerer en typisk utførelse av den spesielle tilbakeslagsventil som ville kunne brukes for vanlige PCCT-operasjoner innenfor teknisk krevende virkefelter, slik som Nordsjøen. Som illustrert på fig. 7, kan det for å tilveiebringe en andre sikkerhetsbarriere festes et stykke SV i eller nær bunnen av kveilrørsstrengen S. Sikker-hetsventilstykket SV vil kunne ha en klaff F som er forspent til å stenges når fluid strømmer oppover, eller når den ikke trykksettes bakover, slik det er kjent innenfor industrien. En slik klaff F vil være forspent til å lukkes mot tetningen 38 når strømning ned gjennom strengen S ikke lenger er tilstrekkelig til å overvinne en valgt forspen-ningskraft. En ytterligere forbedring innbefatter en hylse 34 som kan holdes på plass av skjærpinner 38, og som, mens den er på plass, vil påvirke klaffen til å være kontinuerlig åpen. En sprengskive 35 kan i utgangspunktet brukes til å tette strengen som illustrert på fig. 7A. Den opprinnelige sprengskive 35 kan sprenges ved påføring av trykk nedover strengen som vist på fig. 7B. Når den opprinnelige sprengskive 35 er sprengt, som illustrert på fig. 7C, kan en kule 32 deretter sendes gjennom kveilrørs-strengen for å lande på toppen av hylsen 34 for å skjære pinnene 38. Påføring av trykk nedover strengen beveger deretter hylsen 34 ned under klaffen F for å tillate klaffen F å fungere som sikkerhetsventil. Når hylsen 34 dekker klaffen F, vil klaffen F ikke lukkes, enten fluidtrykket nede i hullet er tilstrekkelig sterkt til å overvinne klafforspenningsmidlet eller ikke.

Under virksomhet ville en i det minste delvis dobbel rørstreng settes ned gjennom et borehull og mest sannsynlig ned gjennom produksjonsrør. Det øvre parti av rørstreng-en, fortrinnsvis den øvre fjerdedel eller tredjedel av dens lengde, ville inneholde et indre rør. Det eventuelle ringrom mellom det indre rør og det ytre rør er fortrinnsvis smalt. Ethvert ringrom ville være avtettet, fortrinnsvis i det minste ved eller nær et endeparti av det indre rør. Hvis ringrommet ble tettet på nytt for hver jobb, kan plas-seringen av tetningen fordelaktig posisjoneres for hver jobb snarere enn å være fast i strengen. Tetningen kan være en kontinuerlig masse som strekker seg gjennom ringrommet. Tetningen kan fylle ethvert mellomrom mellom rørene, eller rørene kan passe tett inntil hverandre over det hele eller delvis. Et ringrom, hvis slikt finnes, mellom et indre rør og det ytre rør kan settes under trykk, slik som med en høytrykksgass, og trykket overvåkes på overflaten med egnet utstyr. Med rørstrengen på plass og det indre rør strukket ned under brønnhodet, kan brønnfluid trygt sirkuleres, enten opp eller ned gjennom kveilrøret. Den doble barriere mellom brønnhodet og en ventil på kveilrørsspolen (eller lignende) tilveiebringer en sikkerhetsbarriere på overflaten mot lekkasjer i kveilrørsstrengen. Lekkasjer i kveilrørsstrengen nedenfor brønnhodet går inn i ringrommet og vil kunne reguleres via brønnhodet.

Foranstående beskrivelse av oppfinnelsen er illustrativ og forklarende for denne, og

ulike forandringer i størrelse, fasong og materialer, så vel som i detaljer i det illustrer-te system kan foretas uten at man går ut over oppfinnelsens ramme. Oppfinnelsen er angitt i patentkravene idet det benyttes terminologi som avhenger av en historisk for-utsetning at nevnelse av ett enkelt element dekker ett eller flere, og nevnelse av to elementer dekker to eller flere, osv.

Claims (14)

1. Apparat som omfatter: en kveilrørsstreng (S) som er konstruert for å bli injisert i et borehull (WB), idet den har et indre rør (IT) inne i og avtettet mot et ikke-avsluttende parti av en ytre kveilrørslengde (OT) i det minste ved et nedre parti av det indre rør (IT), og et parti av det ytre (OT) og det indre rør (IT) strekker seg over en spole (R),karakterisert vedat det indre rør (IT) er mindre enn eller lik 80 % av det ytre rørs (OT) lengde; og det indre rørs utvendige diameter er større enn eller lik 80 % av det ytre rørs innvendige diameter.

2. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat det indre rør (IT) omfatter kveilrør.

3. Apparat ifølge krav 2,karakterisert vedat det indre rør (IT) innbefatter i det minste ett av aluminium, titan, berylliumkopper korrosjonsbestandig legeringsmateriale, plast med eller uten armering, samt kom-posittmateriale.

4. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat det indre rør (IT) omfatter et forlengningsrør.

5. Apparat ifølge krav 4,karakterisert vedat forlengnings-røret er forhåndsutformet.

6. Apparat ifølge krav 4,karakterisert vedat forlengnings-røret er utformet inne i det ytre rør (OT).

7. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat det innbefatter et trykksatt fluid i et ringrom (21) avgrenset mellom det indre rør (IT) og det ytre rør (OT).

8. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat det indre rør (IT) er minst 100 meter langt.

9. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat det indre rør (IT) strekker seg ned forbi et brønnhode (WH).

10. Fremgangsmåte for å sette sammen en beskyttet kveilrørsstreng, hvor fremgangsmåten omfatter innføring av et indre rør (IT) innenfor en ytre kveilrørs-lengde (OT),karakterisert vedat det indre rør (IT) er mindre enn eller lik 80 % av lengden av det ytre rør (OT), og det indre rørs utvendige diameter er større enn eller lik 80 % av det ytre rørs innvendige diameter; og fremgangsmåten omfatter de ytterligere trinnene: å avtette i det minste et nedre parti av det indre rør (IT) mot et ikke-avsluttende parti av det ytre rør (OT), slik at tetningen (SL) ligger innenfor det ytre rør (OT); og å kveile opp strengen på en spole (R).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat den innbefatter kjemisk setting av tetningen (SL).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat den innbefatter setting av tetningen (SL) ved bestråling.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat den innbefatter setting av tetningen (SL) med varme.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat den innbefatter mekanisk setting av tetningen.