NO337758B1 - Ledekile - Google Patents

Description

Ledekile

Foreliggende oppfinnelse vedrører en borekile/ledekile og et tilhørende enkelt turs ledekilesystem, og nærmere bestemt et system som kan bli kjørt inn i brønnboringen som en enhet og orientert, satt og betjent til å frese ut et vindu i foringsrøret i en brønnboring for å gjøre det mulig å få til en forbiboring eller sidebrønn i den omgivende formasjon i en enkelt tur eller tripp. Systemet kan også bli brukt komplementært til en multilateral operasjon og komplettering av brønnboringen.

Under boring av oljebrønner er det av og til nødvendig å danne en forgrening som strekker seg bort fra en eksisterende boring, mens man opprettholder hvor det er mulig så mye av den opprinnelige integritet av foringsrøret for kompletterende tilbakekoplingsformål. Disse forgreninger er kjent som forbiboringer eller sidebrønner avhengig av fremtidig applikasjon av utgangen og om kommunikasjon er nødvendig med den opprinnelige boring (moderboringen). Disse forgreninger blir vanligvis dannet gjennom innsettelse av en tilspisset avbøyende innretning - ledekile(whipstock) - inn i den eksisterende boring, som blir brukt til å avbøye et freseverktøy eller enhet radialt utad fra brønnboringens akse. Freseenheten går forbi lengden av ledekilen og foretar en utskjæring i foringsrøret i brønnboringen i toppen av ledekilen, og forlenger den etter hvert som den beveger seg langs ledekileflaten. Når freseanordningen når den nedre enden av ledekilen blir den mer eksponert for formasjonen inntil den utgår fra den opprinnelige brønnboring og freser eller borer inn i den omgivende formasjon. Freseanordningen kan rimeligvis forventes å bore en kort formasjonslengde, eller en forlenget lengde utsatt for sliping og slipeegenskaper anvendt på freseverktøy. Når denne formasjon har blitt boret hentes freseanordningen opp fra brønnboringen i beredskap for boreapplikasjoner.

Det er velkjent at tidlige ledekilesystemer nødvendiggjorde flere turer inn i hullet, fra å tilveiebringe en innretning til å innsette et anker eller ekspansjonspakning i hullet, etablere orienteringen av ankeret eller pakningen, og så låse en ledekile inn i ankerinnretningen med en fres før initiering av skjæring gjennom foringsrørveggen. Påfølgende freseturer ville være nødvendig for å forlenge vinduet og frese inn i formasjonen før operasjonen ville være ferdig. I de senere år har enkelttur ledekilesystemer blitt utviklet, hvert av dem i forsøk på å forbedre effektiviteten av utplasserings- og freseprosessen. Alle systemer krever en forankringsinnretning, som kan innbefatte en isoleringsmetode en isoleringsmetode slik som en ekspansjonspakning, eller pakningselement kombinert med ankeret, som kan bli kjørt inn sammen med ledekilen og freseanordningen i hullet, og som hindrer relativ bevegelse mellom ledekilen ankeret eller ekspansjonspakningen.

Disse ankere kan også bli mekanisk eller hydraulisk innsatt/innspent i brønnboringen, og kan bli satt i forbindelse med andre barrierer som har blitt forhåndsinnsatt i brønnboringen før innkjøring av ledekileenheten. Når en forankring blir satt mekanisk - etter først å ha satt barrieren, for eksempel en broplugg, i brønnboringen for at forankringen skal bli utløst mot, er det ansett at dette gjør ledekilesystemets utplassering i to turer. I det tilfellet, om denne ytterligere barriere blir kjørt eller ikke, og ledekilesystemet er satt hydraulisk, forblir hovedtrekkene til ledekilesystemet det samme, imidlertid i det hydraulisk innspente alternativ, er det vanligvis en innretning til å sirkulere for orienteringsformål med et MWD verktøy (Measurement While Drilling tool) til brønnboringen uten å innsette forankringen. Dette betyr vanligvis at en omløpsventil eller rørstuss med porter er nødvendig, for å tillate at fluid passerer forbi gjennom borestrengen. Aktivisering av ventilen blir vanligvis bestem av strømningsmengden og påfølgende trykkfall gjennom et stempel, eller kombinasjon med stempel og dyse, som blir brukt til å avskjære tapper eller bevege stempelet som reaksjon på sjalting av strømmen av og på til ventilen stenger, som gjør at et statisk trykk bygger seg opp i systemet for å sette forankringen i brønnboringen. Dersom en portutrustet rørstuss blir benyttet, og dette kan være i sammen med en ventil, økes strømningsmengden dynamisk inntil trykkfallet over porten som sirkulerer strømmen til ringrommet er høy nok til å initiere innsettingssekvensen i ankeret. Uansett, og med hvilke som helst ventilinnretning, som benytter MWD, og en bypassinnretning, kan orienteringen av ledekilesystemet bli bestemt slik at det kan bli justert før initiering av innsettingssekvensen.

Den foreliggende oppfinnelse hevder å forbedre de kjente teknikker og fremgangsmåter for å skape vinduet for å kunne få til boring av et forbiløp eller sideløp.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er freseverktøyet festet til toppen av ledekilen med en frigjørbar festeinnretning slik som en skjærbolt. Når orienteringen har blitt etablert og ankeret eller pakningen innsatt, kan verifisering av innsettingen bli foretatt gjennom å påføre en oppad eller nedad last på borestrengen, om nødvendig, etablere sirkulasjon og så tilstrekkelig last påført til å avskjære bolten enten på vei oppover eller nedover. Noen forankringer, om mekanisk innsatt, krever at skjærbolten blir avskjært på vei nedover. Fresing kan starte når tilstrekkelig klaring har blitt foretatt med freseverktøyet fra toppen av ledekilen ved opphenting med borestrengen.

Med fordel er den øvre enden av ledekilen tildannet med en avsmalnende vinkel som kan variere ifølge kravene for en grunn eller bratt utgangsvinkel fra den eksisterende brønnboring - vanligvis definert som "bikkjebein" vanskelighet (DLS-Dog Leg Severity) over ledekilen i grader per 30,5 meter (hundre fot)

(7100ft). En lav DLS krever at ledekilens flatevinkel kan være hvor som helst mellom 3° og 10°, men ikke begrenset til dette området. Toppen av ledekilen er glatt og konsistent med flatevinkelen ovenfor. Ledekilen vil utstyres med en utsparkingsknast, som skaper mulighet for samvirke med og støtte av freseanordningen, så vel som tillate bruken av en fullskalafres, og hindrer utilsiktet bortfresing av toppen av ledekilen. Utsparkingsknasten kan omfatte en rampe og med fordel er anordnet med minst to ramper slik at etter hvert som freseanordningen freser og sliter utsparkingsknastprofilet bort, erstattes det gjenstående kritiske bæreområdet, som er ineffektivt som beskrevet nedenfor, erstattes med minst en andre lagerflate for å bære freseanordningen, og bevare ledekileflaten. Utsparkingsknasten blir fullstendig ofret i dette henseende, og er ikke fullstendig forbrukt inntil den første fres har skjært seg fullstendig gjennom

foringsrøret og kan så bevege seg forbi ledekileflaten på den normale måten uten at det er nødvendig å skifte ut freseanordningen.

Utsparkingsknastoverflaten er fullstendig forenelig med fresprofilet og begge er beskrevet i nærmere detalj nedenfor.

I tidligere konstruksjoner, for å minimere spenninger på freseanordningen og toppen av ledekilen, kan ledekiletoppen bli profilert til å vekselvirke med freseanordningen for å hjelpe til radial bevegelse når fresen kontakter og passerer ledekilen, med resulterende slitasjeproblemer som vist i GB 2348660B som søkte å redusere problemene som en konsekvens av systemet vist i US 5,771,972. Løsningen gitt ved GB 2348660B fjerner ikke i helhet slitasjeproblemene, og grunnet freseanordning design og dens interaksjon med foringsrøret og formasjonen, kan fortsatt medføre slitasjeproblemer, og av betydning, begge systemer ovenfor er avhengige av interaksjonen med ledekiletoppen direkte med den første fres, og når det bærende område av ledekiletoppen reduseres, freser ledekilen bort fra fortrinnsvis skjønt dette er ikke ønsket. Videre, når foringsrørets veggtykkelse er tykkere enn normalt, er konsekvensen av slitasjen at fresen ikke penetrerer foringsrøret fullstendig, og så igjen går videre til fortrinnsvis å frese ledekilen, og feiler i å utgå til formasjonen. Kompensasjon for denne effekt oppnås ved å tilveiebringe en vesentlig tykkere ledekiletopp, for å skyve fresen ut gjennom foringsrøret, som øker spenningene på freseanordningen, og svikter likevel i å eliminere slitasjeproblemet. Igjen, etter hvert som bæreområdet reduseres, blir ledekiletoppen et offerelement.

Alternative freseanordninger har benyttet freser med inkrementelt økende diameter ettersom de er utplassert opp anordningen, for å redusere tendensen til å frese inn i ledekilen, og til gradvis å øke vindusåpningen ettersom hver av fresene passerer gjennom. Disse enheter søker enten å bruke en knast i likhet med to-tur systemet plassert mellom en første underskalafres og en andre fres, slik som i US 5,109,924 og EP 1,222,357 B1, eller i tilfellet av US 5,455,222 og US 6,102,123 som ikke har noen knast i det hele tatt.

Ytterligere eksempler på ledekiler av denne type er kjent fra US 6302198 B1 og US5551509A.

Andre løsninger benytter blokker i både ett og to-tur systemer som har freseanordninger med undermål, hvor den første fresen som nærmer seg formasjonen er direkte festet til og skrever over ledekilen, så ved design må den være mindre i diameter enn de etterfølgende freser, eller fresen kan være fullskala, men er montert via en forlenget glatt spisset nese, som avbøyer fresen fra blokken, der fresen ikke kan utgå fra foringsrøret som en følge av nesen som blir innfanget i rommet mellom ledekilen og foringsrøret, og så må fresen bli skiftet ut med en andre fres (derfor to-tur betegnelsen). I US 4,397,355 A1 er et to-tursystem beskrevet som et en-tursystem siden ledekilen og forankringsinnretningene ble levert og innsatt i brønnboringen i et enkelt løp eller tur. Vinduet måtte imidlertid ha blitt frest i minst to freseløp.

Eksempler på slike konstruksjoner som diskutert kan bli funnet i de følgende dokumenter: US 5,109,924, US 5,445,222, US 6,102,123, EP 1,222,357 B1, GB 2310231 og US 4,396,355 A1. Videre beskriver US 5,826,651 liknende freseanordninger som har løsbare nesekonuser eller flater som blir konsumert nede i brønnen ved fresing eller eksplosive innretninger som del av vindusfresing- og utgangsprosessen, eller etterlatt i lommer i ledekileflaten for å lette vindusfresing i ett løp.

US patent 5,894,889 beskriver side-sporingssystem omfattende en vindusfres med en fulldiameter skjærflate og en tilspisset skjærflate med redusert diameter, og en ledekile med en rampe som kontakter skjærflaten med redusert diameter. Dette dokument er herved innarbeidet som referanse.

GB 2 420 3595 beskriver et side-sporingssystem som har et par seriekoblede freser, hver har et antall omkretsmessig arrangerte blader med et tilspisset skjærparti for å skjære et vindu i foringsrøret og så sidesporing i en formasjon. Dette dokument er herved innarbeidet som referanse.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å søke å tilveiebringe en forbedret ledekile og tilhørende ledekileanordning. Følgelig tilveiebringer en side ved den foreliggende oppfinnelse en ledekile som har en lengdeakse og omfatter: en overflate med tilspisset flate, minst en del av denne er skråstilt i forhold til lengdeaksen, for å styre et fresehode etter hvert som fresehodet passerer fra en øvre ende til en nedre ende av overflaten; og et avbøyningsarrangement som har første og andre avbøyningsflater, hver av den første og andre avbøyningsflate er skråstilt ved en større vinkel i forhold til lengdeaksen enn overflaten i området av avbøyningsarrangementet, hvor den første avbøyningsflaten befinner seg nærmere den øvre enden av overflaten enn den andre avbøyningsflaten, kjennetegnet ved at avbøyningsarrangementet stikker ut fra overflaten og i det minste en del av hver av avbøyningsflåtene er hevet over overflaten.

Med fordel er avbøyningsarrangementet forbundet til overflaten.

Alternativt er avbøyningsarrangementet integrert med overflaten.

Hensiktsmessig er den første og andre avbøyningsflate i hovedsak parallelle med hverandre, med overflatenes plan sideforskjøvet fra hverandre.

Med fordel har hver av avbøyningsflatene en øvre kant, som er kanten nærmest den øvre enden av overflaten, og en nedre kant som er kanten nærmest den nedre enden av overflaten, og hvor den nedre kant av den første avbøyningsflate er hevet over overflaten ved en større størrelse enn den øvre kant av den andre avbøyningsflate.

Med fordel er den andre avbøyningsflate anordnet straks inntil den første avbøyningsflate.

Alternativt er en avstand anordnet mellom den første og andre avbøyningsflate.

Hensiktsmessig er avbøyningsarrangementet anordnet som en enkelt enhet som stikker ut fra overflaten.

Fordelaktig er avbøyningsarrangementet anordnet ved eller nær inntil den øvre enden av overflaten.

Med fordel er i det minste den første og andre avbøyningsflate dannet av et materiale som er hardere enn det fra hvilket overflaten er formet.

Hensiktsmessig omfatter ledekilen minst en tredje avbøyningsflate, hvor: minst en del av den tredje avbøyningsflate er hevet over overflaten; den tredje avbøyningsflate er skråstilt ved en større vinkel i forhold til lengdeaksen enn overflaten i området av avbøyningsarrangementet; og den tredje avbøyningsflate befinner seg lenger fra den øvre enden av overflaten enn den andre avbøyningsflate.

Fordelaktig omfatter ledekilen minst en fjerde avbøyningsflate, hvor: minst en del av den fjerde avbøyningsflate er hevet over overflaten; den fjerde avbøyningsflate er skråstilt ved en større vinkel i forhold til lengdeaksen enn overflaten i området av avbøyningsarrangementet; og den fjerde avbøyningsflate befinner seg lenger fra den øvre enden av overflaten enn den tredje avbøyningsflate.

Nok en side ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en ledekileanordning som omfatter: en ledekile ifølge hvilke som helst av det ovenfor angitte: og et fresearrangement som omfatter et fresehode, minst en del av profilet til fresehodet er formet slik at, når fresehodet blir styrt av overflaten av ledekilen under normal bruk av denne, er den delen av profilet i hovedsak parallell med den minst ene av avbøyningsflatene når den delen av profilet møter den minst ene av avbøyningsflatene.

Med fordel, når fresehodet blir styrt av overflaten til ledekilen under normal bruk av denne, er den delen av profilet i hovedsak parallell med den første avbøyningsflate når den delen av profilet møter den første avbøyningsflate og er i hovedsak parallell med den andre avbøyningsflate når delen av profilet møter den andre avbøyningsflate.

En ytterligere side ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte ved styring av et fresehode for å danne en utskjæring i et foringsrør i en boring, omfattende trinnene av: tilveiebringe en ledekile som har en lengdeakse og omfatter: en tilspisset overflate, minst en del av denne er skråstilt i forhold til lengdeaksen, for å styre et fresehode når fresehodet passerer fra en øvre ende til en nedre ende av overflaten; og et avbøyende arrangement som har første og andre avbøyningsflater, hver av disse er skråstilt ved en større vinkel i forhold til lengdeaksen enn overflaten i området av avbøyningsarrangementet, hvor den første avbøyningsflate befinner seg nærmere den øvre enden av overflaten enn den andre avbøyningsflate; plassere ledekilen i den eksisterende boring slik at den øvre enden av denne er øverst; tilveiebringe et fresearrangement som omfatter et fresehode, minst en del av profilet til fresehodet er formet slik at, når fresehodet blir styrt av overflaten til ledekilen under normal bruk av denne, er den delen av profilet i hovedsak parallell med den minst ene av avbøyningsflatene når den delen av profilet møter den minst ene av avbøyningsflatene; og kjøre freseanordningen slik at fresehodet blir styrt av overflaten etter hvert som fresehodet passerer fra en øvre ende til en nedre ende av overflaten, og slik at fresehodet blir avbøyd mot foringsrøret i den eksisterende boring med den første avbøyningsflate og avbøyd mot foringsrøret i den eksisterende boring igjen ved den andre avbøyningsflate, kjennetegnet ved at trinnet med å tilveiebringe en ledekile omfatter trinnet med å tilveiebringe en ledekile der avbøyningsarrangementet stikker ut fra overflaten og i det minste en del av hver av avbøyningsflatene er hevet over overflaten.

For at den foreliggende oppfinnelse skal lettere forstås vil nå utførelser av denne nå bli beskrevet, gjennom eksempel, med henvisning til de vedlagt tegninger, hvor:

Fig. 1 illustrerer en utførelse av oppfinnelsen som representerer det hydraulisk satte/innspente arrangement for ledekileanordning, som viser en freseanordning, festet til toppen av ledekileanordningen, men utelukker ekspansjonspakningen eller forankringen, med forstørrede riss figur 1a av freseanordningen og figur 1b av ledekilen med hengselkonnektor; Fig. 2 illustrerer fresefestet til ledekilens utsparkingsknast, og innretninger for å lokalisere knasten og festet av fresen til ledekilens topp. Det er også vist en hydraulisk forbindelse mellom fresen og ledekilen; Fig. 3 illustrerer fresehodeprofilen og lokaliserings-/innrettingshullerfor knasten og skjærbolten fra undersiden av ledekilen; Fig. 4 illustrerer et alternativt fresefeste til ledekilens utsparkingsknast, med et forstørret riss, Fig. 4a av skjærbolten; Fig. 5 viser ledekilefesteinnretningen og hydraulisk strømningsbane til hengselkonnektoren i et lengdeaksesnitt; Fig. 6 viser et tverrsnitt gjennom hengseltappen vinkelrett på lengdeaksen vist i figur 5; Fig. 7 viser det ytre arrangement av ledekilefestet til hengselkonnektoren; Fig. 8 illustrerer freseanordningen festet i en hydraulisk konfigurasjon til ledekilen og hengselkonnektor i isometriske riss fra over og under ledekilen; Fig. 9 viser et nærbilde av arrangementet for å gi ramme til rørsystemet for den hydraulisk strømningsbane langs ledekilen; Fig. 10 illustrerer freskonfigurasjonen; Fig. 11 viser et nærbilde av fresehodet; Fig. 12 viser utskjæring gjennom foringsrøret i rekkefølge og vekselvirkning mellom fresen og ledekilens utsparkingsknast; Fig. 13 viser et nærbilde av starten på utskjæringen av foringsrøret fra figur 12; Fig. 14 viser et nærbilde av fortsettelsen av utskjæringen av foringsrøret fra figur 12, og bortfresingen av utsparkingsknasten; Fig. 15 viser ledekileflatens kurvatur som forløper i en kurve rettet ut fra aksen til ledekilen; og Fig. 16 viser ledekileflatens kurvatur som forløper i en kurve rettet inn fra aksen til ledekilen.

Først med henvisning til figur 1 omfatter den illustrerte enkelt turs ledekileanordning en hengselkonnektor 33, festet til en ledekile 1; en ledekile utsparkingsknast 4; en festeinnretning 3; en freseanordning 2 som omfatter en første fres 7; en andre fres 8; hvorved freseanordningen 2 er festet til ledekilens utsparkingsknast 4 ved en frigjørbar konnektor 3. Ledekilen 1 er forbundet til en hengselkonnektor 33 ved hjelp av en hengseltapp 31. Hengselkonnektoren 33 er festet til en forankring eller ekspansjonspakning ved hjelp av en gjenget forbindelse 43, og freseanordningene er også festet til hverandre ved hjelp av en gjenget forbindelse 44. En hydraulisk strømningsbane er anordnet fra freseanordningen til hengselkonnektoren ved hjelp av rør 15, 27, 29 og boringer 16, 17, 32 for å muliggjøre innsetting av en hydraulisk aktivisert ekspansjonspakning eller forankringsenhet.

Utsparkingsknasten 4 og frigjørbare konnektor 3 er beskrevet i nærmere detalj senere. I bruk blir hele enheten kjørt inn i brønnen på egnede rør til ønsket dybde, blir korrekt orientert ved bruk av enten en UBHO rørstuss eller MWD verktøy lokalisert over en bypass-ventil, og ekspansjonspakningen blir satt. En hydraulisk fluidbarriere er anordnet som en isolasjonsinnretning mellom brønnboringsfluidet og innspenningsfluidet for forankringen eller ekspansjonspakningen. Forbindelsen 3 mellom freseanordningen 2 og ledekiletoppen 6 via utsparkingsknasten 4 gjennom spalten 11, figur 2 og 3, er frigjort for tillate fresing av et vindu i det omgivende foringsrør, for å muliggjøre starten på et rottehull ved bruk av den første fresen 7 for påfølgende boreoperasjoner til å forlenge sideboringen eller forbiboringen etter ønske. Vinduet som blir initiert med den første fresen 7 forlenges med den andre fres 8 og enhver annen fres (ikke vist) inkludert i enheten, som er vist i figur 10.

Når montert er den første fres 2 forbundet til toppen av ledekilen 6 ved hjelp av minst en utsparkingsknast 4 og minst en frigjørbar festeanordning 3, for eksempel en skjærbolt som vist i figur 2 hvorved fresen er innrettet med utsparkingsknasten 4 via et lokaliseringshull 57, figur 2, 4a, 10 på fresen 7 i det tilspissede profil 19, figur 10 og 11 i den øverste ende av ledekilen 6. Utsparkingsknasten 4 er posisjonert i toppen av ledekilen 6, den bestemte plassering er bestemt av en målt offsetavstand fra toppen av ledekilen utsatt for fresediameter og foringsrørboring for å sikre at anordningen kan passere gjennom boringen i foringsrøret og frese gjennom veggen i foringsrøret tilsvarende. Lokaliseringen kan forhåndsbestemmes ved å innrette hullet 9 i toppen av ledekilen med hvilke som helst av hullene 10 i utsparkingsknasten 4, figur 2 og figur 3, som tilveiebringer aksial forskyvning i toppen av ledekilen 6, som beskrevet. Innrettingshullene kan være gjennom baksiden av ledekilen og blind i utsparkingsknasten som vist, eller bore fullstendig gjennom utsparkingsknasten. Innretting kan skje ved bruk av en egnet plugg eller annen passende styringsinnretning. Utsparkingsknasten kan være festet til toppen av ledekilen ved skruing, eller sveising, eller lodding eller til og med som en integrert del av ledekilen.

Som vist i figur 2 og figur 3 blir skjærbolten 3 innsatt gjennom en spalt 11 i ryggen på ledekilen og kontakter en boring i utsparkingsknasten 4 og fresehodet 7 respektivt, slik at skjærbolthodet er fullstendig omsluttet i utsparkingsknasten, slik at den vil bli fullstendig konsumert når freseanordningen passerer og freser bort utsparkingsknasten. Den avskårne del som gjenstår i fresehodet blir holdt med konvensjonelle innretninger slik som loctite, eller en nylok innsats 5. Dette sikrer fresehodet 7 til toppen av ledekilen 6 via utsparkingsknasten 4. Plasseringen av boringen i fresehodet er betydelig, ettersom fresehodet er utstyrt med en tilspissing 19 som stemmer med utsparkingsknastens tilspissinger 46, 47 som vist i figur 13 og som vist i figur 2, og figur 4, er festet til den øverste avsmalnende flate 46, figur 12. Spalten 11, figur 3, i ryggen på ledekilen tillater aksial bevegelse av blokken uten å bli begrenset av et lokaliseringshull for skjærbolten 3. Fresen 2 er nå festet til ledekilen 1 og blir brukt til å lede ledekilen ned i brønnboringens foringsrør. Nå med henvisning til figur 4 er en alternativ lokaliseringsinnretning vist, hvorved skjærboltens 22 festeinnretning kan lokaliseres i et hull 57 i fresehodet 7, for eksempel med en gjenge, som så blir innsatt i det koniske hull 56 i den øvre spissede flate 46 på utsparkingsknasten, og som kan bli festet med en lang tapp 23 innsatt fra den nedre enden av utsparkingsknasten 4 som vist. Den lange tapp 23 kan være gjenget i en ende for å sikre den i lokaliseringshullet, ideelt med en venstregjenge, slik atfresevirkningen etter hvert som fresen beveger seg forbi utsparkingsknasten i en retning med urviseren (sett på fresen ovenfra) vil ikke føre til a den skrur seg ut. Igjen er formålet å forbruke alle festeinnretninger gjennom fresing, eller å hente de til overflaten. Denne alternative lokaliseringsinnretning kan tillate at fresens 2 bevegelse i forhold til toppen av ledekilen gjennom bruk av et konisk hull 56 og en parallell boltforlengelse 58, figur 4a, med en kuppelformet flate, og er derfor i stand til å svinge inne i brønnboringens foringsrør (ikke vist) for å forhandle eventuelt avvik gjennom dette. Skulle orientering av ledekilen 1 være nødvendig, kan moment bli overført med freseanordningen 2 gjennom bolten og utsparkingsknasten til ledekilens topp 6. Den første fres 7 er tildannet med et antall blader 55, som forløper overflaten til fresen i først en tilspissing 19 før den går over til en elliptisk form og som forløper langs siden av fresehodelegemet 7 vist i figur 10 og figur 11. Skjærboltstedet, som er sveist til eller maskineri integrer med legemet til fresehodet 7 er utstyrt med et lokaliseringshull 57, figur 4, hvorved styrken til seksjonen er tilstrekkelig til å bære ledekilen 1 og hengselkonnektoren 33 med forankringen eller ekspansjonspakningen (ikke vist), og til å motstå en aksial kraft i begge retninger (opp eller ned i forhold til ledekiletoppen 6) for å avskjære bolten 3 eller 22, og for å sikkert transportere anordningen til den ønskede innsettingsdybde uten for tidlig frigjøring. Det skal bemerkes at freseanordningen 2, fresen 7, 8 er fullskala og kan forbli slik gjennom festeinnretningene til ledekilen 1 via utsparkingsknasten 4. Andre konfigurasjoner for festing av fresen til utsparkingsknasten kan anordnes, for eksempel en kan skjærbolt bli innsatt på tvers gjennom tilspissingen 19 av fresehodet 7 og festet på normal måte ved bruk av loctite, nylok innsatser og til og med Seeger ring eller snepp-ringer.

Når i dybden og ekspansjonspakningen er satt, kan fresen bli frigjort fra toppen av ledekilen, og fresing startet. Det vil bemerkes at freseplasseringen på toppen av ledekilen gir mulighet for fullskala freseanordning, siden fresen ikke er klemt mellom ledekilens topp og foringsrøret. Dette gir mulighet for en fres og ledekilekombinasjon på maksimal diameter om ønsket, for å passere gjennom foringsrørets innvendige diameter.

Forankringen eller ekspansjonspakningen blir satt som reaksjon på et fluidtrykk generert i systemet, for eksempel ved 8.27mPa (1200psi), når dette trykk er nådd, kan det økes til et trykk slik som 13.79mPa (2000psi) eller 20.68mPa (3000psi), og av og til kan det til og med være høyere innspenningstrykk som del ab systemets utplassering. Fresen 2 kommuniserer hydraulisk med forankringen eller ekspansjonspakningen gjennom en hydraulisk bane i ledekilen 1, via en hydraulisk fitting 14, tettet i fresehodet med tetninger 13 og en dyse 12, via en offertype hydraulisk rør 15, figur 2. Dette rør er forbundet til et annet rør 26 som er installert i en T-spalt 27, figur 8 og figur 9, frest inn i ryggen på ledekilen 1, og blir holdt i kraft av T-spalt formen, og forbundet til en annen rørlengde 29 via konnektorer 25, 28, figur 5, 8, 9. Hvilke som helst andre egnede innretninger for å danne denne hydrauliske kommunikasjon er passende, for eksempel dypboring av et hull langs lengden av ledekilen 1. Med henvisning til figur 5, er den nedre enden av ledekilen utstyrt med en spalt 42 for å oppta bevegelsen til hengselkonnektoren 33 med den uttrykte tanke å hindre slangen 29 fra å bule ut til kontakt med foringsrøret når ledekileanordningen kjøres ned i hullet. Slangen er forbundet til hengselkonnektortangen 38, figur 7, med fitting 30 og til en boring 31 derigjennom, figur 5. Konnektoren 28 er en type konnektor med skott, og etablerer en plassering for feste av rør 26. Ledekilen 1 tillates å rotere en begrenset størrelse omkring hengseltappen 32, figur 6, i forhold til hengselkonnektoren 33 uten frakturering av røret 29, figur 5. Denne hengslende evne kan isoleres med egnede innretninger dersom det ikke er ønskelig i en bestemt applikasjon.

Umiddelbart ved montering av systemet og før innkjøring i hullet, blir forankringen eller ekspansjonspakningen, ledekilen og freseanordningen fylt med rent fluid opp til og innbefattende innkjøringsverktøyet, ikke vist, og luften ventilert ut, før innsettelse av barrieren. Enheten blir så satt sammen med de andre nødvendige komponenter for innkjøring i hullet, slik som fleksibel skjøt og bypassventiler, etterfulgt av MWD (for eksempel), og borestreng til overflaten på normal måte.

I bruk blir hele enheten kjørt inn i hullet og strengen tillates å fylle opp via bypassventilen. Formålet med dette hydrauliske arrangement er å tilveiebringe en positiv barriere og så maksimal sirkulering til og gjennom freseanordningen for å avkjøle skjærstrukturen, så vel som hullrengjøring, hvorved stål og formasjon kuttet med fresen sirkuleres til overflaten og ut av hullet.

Fresen 2 er kledd med en slitasjemotstandig skjærflate, og ledekilen 1 blir fremstilt fra et herdet materiale (stållegering) for å hindre eller minimere mulig slitasje. Av signifikans er det at utsparkingsknasten 4 kan fremstilles av et hardere material enn ledekilen, slik at den beskytter ledekilen under den første utfresingsoperasjon gjennom foringsrøret, figur 12, figur 13 og figur 14. Dette gjør at ledekilen kan fremstilles av en konvensjonell lavlegering og bløtere stål, som reduserer utstyrskostnader, spesielt fordi legeringselementene nå er betydelig mer kostbare enn i tidligere år. Uansett, utsparkingsknasten 4 er av offertypen, og er designet til å støtte fresehodet 7, som skyver det radialt utad gjennom foringsrøret 45 som reaksjon på vekt eller nedad rettet kraft mot freseanordningen 2, riss C, figur 12. Når fresen 2 er koplet fra ledekilen 1 og utsparkingsknasten 4, starter fresing. Fresen 2 roteres ved ønsket rotasjonshastighet, og senkes ned i kontakt med toppen av ledekilen og utsparkingsknasten 4, riss A, B og C. Mens utsparkingsknasten 4 kan være av en enkelt tilspisset design, etter hvert som fresen skrider fram langs den, vil det bærende område reduseres slik at fresen ikke lenger støttes, med en følge at fresen kan avbøye inn i den og frese inn i ledekileflaten under den kritiske fase av utskjæringsoperasjonen. Videre, forlengelse av knasten vil bevirke kontakt av fresedoren med innsiden av foringsrørboring som kan fange freseanordningen som kan fang freseanordningen, eller i det minste bevirke polering og varmekontroll av doren gjennom rotasjon og friksjon av doren mot foringsrøret. Dette kan føre til oppsprekking og svikt i freseanordningen nede i brønnen, med påfølgende tap av ledekilen og brønnboring. For å unngå dette problem er utsparkingsknasten 4 utstyrt med minst to tilspissede flater 46, 47. Etter hvert som fresen er sparket ut radialt gjennom reaksjon med tilspissingen 19, vil den skjære gjennom foringsrøret 45, og etter hvert som fresen skrider fram, riss D, figur 12, begynner den sfæriske formen av fresen å konsumere toppen av knasten, som øker anleggsområdet. Etter hvert som fresen konsumerer knasten reduseres anleggsarealet på de sammenførte tilspissinger, 19, 46 og fresehodet 7 og utsparkingsknasten 4, hvorved støtten er anordnet i helhet av fresens sfæriske overflate, imidlertid, på grunn av at det kan være en reaksjon fra formasjonen som motstår utad rettet bevegelse av fresen, kan fresen ha en tendens til å falle tilbake inn mot ledekileflaten. Videre er det en reduksjon i anleggsområde fra de tilspissede samvirkende flater. For å bekjempe denne effekt, vil fresen hente opp den andre, nedre tilspissede flate 47 på utsparkingsknasten 4, riss E, og vekselvirke igjen med tilspissingen 19 på fresehodet, som derved gjenoppretter anleggsområdet og støtten. Dette vil hjelpe den andre, øvre fres 8 i å tynne ut og skjære gjennom foringsrøret til å forlenge og strekke ut vinduet 48 skåret ut i foringsrøret 45, riss F, ved hvilket punkt er utsparkingsknasten 4 fullstendig konsumert, men preserverer fullstendig integriteten til selve toppen av ledekilen. Ved dette punkt vil det ikke være noen motstand mot freseanordningen 2 fra foringsrøret 45.

Ettersom ledekilens 1 flate 39 er av en konvensjonell vinkel kjent i industrien, vil fresen skride fram og den foretar kontakt med den indre vegg i foringsrøret, og vil få til en åpning som vil forlenge seg etter hvert som fresen 2 traverserer lengden til ledekilen 1. Formen til fresebladene 55 er som en ellipse kombinert med en bestemt tilspissing 19 i en spiralplassering når sett fra enden 20 av fresen, figur 10. Tilspissingen 19 kan variere til å passe tilspissingene 46, 47 anordnet på utsparkingsknasten 4, og vil være i størrelsesorden 8°-15°. Når fresen 2 er på ledekilen 1 vil hoveddiameteren 18 til ellipsen på bladene 55 virke som et mål og støtte fresen 2, som minimerer enhver slitasje på ledekilens 1 flate 39. Ytterligere freser er designet på en liknende måte med fresen 8, og utførerfunksjonen av å opprettholde vindusmålet og forlenge toppen av vinduet opp hulls i forhold til toppen av ledekilen 1 etter behov.

Som ett alternativ kan fresen 2 være mindre enn fullskala, og montert på en liknende måte som beskrevet til toppen av ledekilen, hvorved monteringsinnretningene er en utsparkingsknast 4 eller blokk elle liknende fremspring, av tilstrekkelig høyde og plasseringsavstand for å oppta fresen 7 og festeinnretninger 3 eller 22.

De samme frese- og ledekileanordninger kan bli benyttet med mekaniske eller nedre satte forankringer, hvorved fresen trengs å bli avskåret for å sikre at forankringen er satt, videre er ingen hydrauliske rørverk eller barrierer nødvendige i dette arrangement, slik at sirkulasjon gjennom fresen er umiddelbart tilgjengelig. I dette tilfellet vil fresen 2 sirkulere umiddelbart gjennom den hydrauliske port 21, figur 11, og vil bli utstyrt med en beskyttelseshylse eller munnstykke 12, for å eliminere korrosjon eller sirkulasjonsskade. Det samme orienteringsprinsipp kan bli benyttet, uten behov for en bypass-ventil. I denne utførelsen er det tilstrekkelig forskjell i fresediameter og tilspissede flater 19 på fresen og 46 på utsparkingsknasten i toppen av ledekilen 6 for å tillate nødvendig nedad rettet bevegelse til å avskjære skjærbolten 3 eller 22 til å løsgjøre fra ledekilen. Fresing kan fortsette konvensjonelt deretter. Som med den første ledekileutførelse er denne ledekilen også opphentbar.

Nå med henvisning til figurene 5 og 6 er ledekilen 1 festet til hengselkonnektoren 33 ved hjelp av en hengseltapp 32 som er innsatt gjennom huller 41 i den nedre enden av ledekilen 3, og hullet lokalisert i tangen 38 i toppen av hengselkonnektoren 33, figur 7. Hengseltappen 32 er fastholdt av en holdende innretning slik som en bolt 35 gjennom respektive boringer 34, 37 på tre steder, slik at i tilfelle av at ledekilen 1 og forankringen eller ekspansjonspakningen må bli hentet opp fra brønnboringen, kan de bli hentet opp ved å avskjære hengseltappen 32 med fordel. Dette vil resultere i at forankringen eller pakningen blir etterlatt i hullet og vil kreve opphenting ved en ytterligere tur i hullet med en fiskemuffe eller liknende oppfiskingsverktøy. Opphenting av ledekilen 1 kan oppnås på minst to måter, skjønt ikke begrenset til disse eksempler. Ved å kjøre en opphentingskrok og engasjere krokspalten 24, figur 8 i ledekileflaten 39. Opphentingskroken kan være anordnet med sirkulasjonsporter som kan brukes til å vaske mulige etterlatenskaper ut av krokspalten 24 før engasjering av kroken. Alternativt kan en gjengebakke bli rotert over toppen av ledekilen 1, på tilspissingen 40 for å engasjere ledekilen. Når i inngrep kan ledekilen bli frigjort fra hengselkonnektoren og hentet opp til overflaten.

Ledekiler er konvensjonelt utstyrt med en tilspisset flate for å lede eller styre frese- eller boreenheten ut av foringsrøret og inn i formasjonen. Utsatt for DLS (Dog Leg Severity) behov for brønnen, eller feltapplikasjoner med hensyn til multilateral grensesnitts teknologi, kan det være nødvendig å endre ledekileflatens vinkel, enten redusere eller øke den etter behov. Konvensjonelle ledekiler kan ha en flatevinkel nær ved 3°, og noen ledekiler har flere flatevinkler som spenner fra parallelle med brønnaksen til 15°, ut i fra applikasjonen, med tanke på å variere DLS tvers over ledekileflaten. Nå med henvisning til figurene 15 og 16 er den konvensjonelle 3° flatevinkel representert ved stiple linje 50 på ledekilen 49. Figur 15 viser en utad krummet flate 51, som gir fresen en akselerert angrepsbane i forhold til foringsrøret og formasjon, slik at mer formasjon vil fjernes i nærheten av ledekilen som åpner et større hull nær ledekilen. Motsatt viser figur 16 en innad buet flate 53, som gir fresen en mindre eksponering mot formasjonen, og likevel fortsatt tillater fjerning av foringsrør (ikke vist) nær ved ledekiletoppen, som dermed bevarer fresen. Sammenliknet med de relative vinduslengder, vil den utad krumme flate 51 frembringe en kortere vindusprofil og høyere DLS, som bevist med vandringen (run out) 52 på ledekilen, mens den innad krumme flate 53 vil frembringe et lengre vindusprofil og lavere DLS, som bevist ved vandringen 54 på ledekilen. På grunn av den aggressive beskaffenhet av avgangsprofilet til ledekilen vist i figur 15, er det sannsynlig at en smidig enkelt fres eller kort type freseanordning ville bli brukt for å frese vinduet, som ville terminere i bunnen av ledekilen, før ledekilesubstituering. Det er del av oppfinnelsen at ledekilene i figur 15 og 16 vil bli brukt med utsparkingsknasten 4 som anordnet på en konvensjonell vinklet ledekile. Ledekilene tilveiebringer en føringsflate som kan gi et veldig kort vindu, eller motsatt veldig langt, innenfor begrensningene av den mekaniske evne for freseenheten til å motstå lastene utøvet under en høy DLS utgang (veldig kort vindu), imidlertid unngår det krumme profil generelt hurtige endringer i en radial retning tvers over ledekileflaten.

Fordeler for denne type ledekileprofil kan bli utledet ved å frese et vindu med tanke på å installere en anordning for å tette overgangen i vindusåpningen, hvor formasjonen ikke vil hindre utstyret som blir utplasser for dette formål. Det er forutsett at det kan være behendig å hente opp ledekilen og erstatte den med en deflektor, eller ledekile med lavere DLS for å trekke nytte av klaringene som gis, og til og med forlenge vinduet under den opprinnelige plassering. Alternativt kan det motsatte gjelde, hvor vinduet er frest med en lav DLS, og dersom en deflektorinnretning er nødvendig, blir ledekilen med høyere DLS eller utvendig krummet profil, innsatt for å sparke den neste anordning ut av vinduet.

Applikasjoner for en ledekile med en grunn, innad krummet ledekileflate, med en lav DLS, er for eksempel egnet til å frese et vindu for å kjøre hva som er kjent som et forlengelsesrør eller foringsrørutgang med fine toleranser, hvorved forlengelsesrørets utvendige diameter er nesten så stort som den utfreste vindusdiameter, for eksempel 11 3/4" OD forlengelsesrør eller foringsrør mot 12 1/4" vindusdiameter. Forlengelsesrøret vil også være tykkvegget, hvorved det er mindre fleksibelt, eller stivere, slik at det ikke kan være så lett å avbøye som et mer tynnvegget forlengelsesrør med mindre diameter eller foringsrør på for eksempel 9 5/8" OD. Koplinger mellom lengder av forlengelsesrør eller foringsrør har begrensende DLS verdier som de kan passere gjennom og forbli gasstette, som er ifølge produsentenes anbefalinger, så tilveiebringelsen av en lav DLS ledekileanordning er nødvendig for å møte deres kriterier.

I foretrukne utførelser av oppfinnelsen har ledekileflaten et overgangsparti, hvor krumningen til ledekileflaten endrer seg gradvis over stort sett lengden til overgangspan<g>et. Med fordel omfatter overgangspan<g>et minst en tredjedel av lengden til den totale ledekileflate. Alternativt kan overgangspan<g>et være minst halvparten av lengden til ledekileflaten. I andre utførelser kan overgangspan<g>et være minst to tredjedeler av lengden til ledekileflaten. I enda ytterligere utførelser kan overgangspan<g>et være i hovedsak hele lengden av ledekileflaten.

Når benyttet i denne spesifikasjon og krav betyr begrepene "omfatter" og "omfattende" og variasjoner av disse at de spesifiserte trekk, trinn eller heltall er inkluder. Begrepene skal ikke bli tolket til å utelukke nærværet av andre trekk, trinn eller komponenter.

Claims (13)

1. Ledekile (1) som har en lengdeakse og omfatter: en overflate med tilspisset flate (39), minst en del av denne er skråstilt i forhold til lengdeaksen, for å styre et fresehode (7) etter hvert som fresehodet (7) passerer fra en øvre ende til en nedre ende av overflaten (39); og et avbøyningsarrangement (4) som har første og andre avbøyningsflater (46, 47), hver av den første og andre avbøyningsflate (46, 47) er skråstilt ved en større vinkel i forhold til lengdeaksen enn overflaten (39) i området av avbøyningsarrangementet (4), hvor den første avbøyningsflaten (46) befinner seg nærmere den øvre enden av overflaten (39) enn den andre avbøyningsflaten (47), karakterisert vedat avbøyningsarrangementet (4) stikker ut fra overflaten (39) og i det minste en del av hver av avbøyningsflatene (46, 47) er hevet over overflaten (39).

2. Ledekile som angitt i krav 1,karakterisert vedat avbøyningsarrangementet (4) er forbundet til overflaten (39).

3. Ledekile som angitt i krav 1,karakterisert vedat avbøyningsarrangementet (4) er integrert med overflaten (39).

4. Ledekile som angitt i ett av de foregående krav,karakterisert vedat den første og andre avbøyningsflate (46, 47) er i hovedsak parallelle med hverandre, med avbøyningsflatenes plan sideforskjøvet fra hverandre.

5. Ledekile som angitt i ett av de foregående krav,karakterisert vedat hver av avbøyningsflatene (46, 47) har en øvre kant, som er kanten nærmest den øvre enden av overflaten (39), og en nedre kant som er kanten nærmest den nedre enden av overflaten (39), og hvor den nedre kant av den første avbøyningsflate (46) er hevet over overflaten (39) ved en større størrelse enn den øvre kant av den andre avbøyningsflate (47).

6. Ledekile som angitt i ett av de foregående krav,karakterisert vedat den andre avbøyningsflate (47) er anordnet straks inntil den første avbøyningsflate (46).

7. Ledekile som angitt i ett av kravene 1 til 5,karakterisert vedat en avstand er anordnet mellom den første og andre avbøyningsflate (46, 47).

8. Ledekile som angitt i ett av de foregående krav,karakterisert vedat avbøyningsarrangementet (4) er anordnet som en enkelt enhet som stikker ut fra overflaten (39).

9. Ledekile (1) som angitt i ett av de foregående krav,karakterisert vedat den omfatter minst en tredje avbøyningsflate, hvor: minst en del av den tredje avbøyningsflate er hevet over overflaten (39); den tredje avbøyningsflate er skråstilt ved en større vinkel i forhold til lengdeaksen enn overflaten i området av avbøyningsarrangementet (4); og den tredje avbøyningsflate befinner seg lenger fra den øvre enden av overflaten enn den andre avbøyningsflaten.

10. Ledekile som angitt i krav 9,karakterisert vedat den omfatter minst en fjerde avbøyningsflate, hvor: minst en del av den fjerde avbøyningsflate er hevet over overflaten (39); den fjerde avbøyningsflate er skråstilt ved en større vinkel i forhold til lengdeaksen enn overflaten i området av avbøyningsarrangementet (4); og den fjerde avbøyningsflate befinner seg lenger fra den øvre enden av overflaten (39) enn den tredje avbøyningsflate.

11. Ledekileanordning , omfattende: en ledekile (1) ifølge ett av de ovenfor angitte krav:karakterisert ved: et fresearrangement som omfatter et fresehode (7), minst en del av profilet til fresehodet (7) er formet slik at, når fresehodet blir styrt av overflaten (39) av ledekilen (1) under normal bruk av denne, er den delen av profilet i hovedsak parallell med den minst ene av avbøyningsflatene når den delen av profilet møter den minst ene av avbøyningsflatene.

12. Ledekileanordning som angitt i krav 11,karakterisert vedat, når fresehodet (7) blir styrt av overflaten (39) til ledekilen (1) under normal bruk av denne, er den delen av profilet i hovedsak parallell med den første avbøyningsflate når den delen av profilet møter den første avbøyningsflate og er i hovedsak parallell med den andre avbøyningsflate når delen av profilet møter den andre avbøyningsflate.

13. Fremgangsmåte ved styring av et fresehode (7) for å danne en utskjæring i et foringsrør (45) i en boring, omfattende trinnene: tilveiebringe en ledekile (1) som har en lengdeakse og som omfatter: en tilspisset overflate (39), minst en del av denne er skråstilt i forhold til lengdeaksen, for å styre et fresehode (7) når fresehodet passerer fra en øvre ende til en nedre ende av overflaten (39); og et avbøyningsarrangement (4) som har første og andre avbøyningsflater (46, 47), hver av disse er skråstilt ved en større vinkel i forhold til lengdeaksen enn overflaten (39) i området av avbøyningsarrangementet (4), hvor den første avbøyningsflate (46) befinner seg nærmere den øvre enden av overflaten (39) enn den andre avbøyningsflate (47); plassere ledekilen (1) i den eksisterende boring slik at den øvre enden av denne er øverst; tilveiebringe et fresearrangement som omfatter et fresehode (7), minst en del av profilet til fresehodet (7) er formet slik at, når fresehodet (7) blir styrt av overflaten (39) til ledekilen (1) under normal bruk av denne, er den delen av profilet i hovedsak parallell med den minst ene av avbøyningsflatene (46, 47) når den delen av profilet møter den minst ene av avbøyningsflatene (46, 47); og kjøre freseanordningen slik at fresehodet blir styrt av overflaten (39) etter hvert som fresehodet (7) passerer fra en øvre ende til en nedre ende av overflaten (39), og slik at fresehodet (7) blir avbøyd mot foringsrøret (45) i den eksisterende boring med den første avbøyningsflate og avbøyd mot foringsrøret (45) i den eksisterende boring igjen ved den andre avbøyningsflate,karakterisert vedat trinnet med å tilveiebringe en ledekile (1) omfatter trinnet med å tilveiebringe en ledekile (1) der avbøyningsarrangementet (4) stikker ut fra overflaten (39) og i det minste en del av hver av avbøyningsflatene (46, 47) er hevet over overflaten (39).