NO339005B1 - Apparat og framgangsmåte for anbringelse av et fluidisert pluggmateriale i en brønn - Google Patents

Description

APPARAT OG FRAMGANGSMÅTE FOR ANBRINGELSE AV ET FLUIDISERT PLUGGMATERIALE I EN BRØNN.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat til bruk ved plugging av en brønn, foreksempel en oljebrønn eller gassbrønn, i petroleumsindustrien. Nærmere bestemt dreier det seg om et apparat til bruk ved anbringelse av et fluidisert pluggmateriale i brønnen, hvor apparatet omfatter: et bærelegeme avgrenset av et endeløst sideparti som strekker seg mellom et første endeparti og et andre endeparti; og minst ett fortrengningsorgan tilordnet bærelegemet.

Ved midlertidig eller permanent forlating av en oljebrønn eller gassbrønn stilles det krav til at brønnen skal sikres med et pluggmateriale som har en tilstrekkelig styrke og tetthet til å kunne forhindre lekkasje mellom en petroleumsbærende formasjon og brønnens overflate. For å tilveiebringe en slik plugg er det vanlig å fylle et parti av brønnen med et fluidisert pluggmateriale. Det fluidiserte pluggmaterialet omfatter vanligvis en sementvelling for tildannelse av en herdbar sementplugg. Men det skal forstås at det fluidiserte pluggmaterialet kan omfatte en fluidisert løsmasse for tildannelse av en løsmasseplugg. Den etterfølgende beskrivelse vil i stor grad være rettet mot en sementplugg. Imidlertid er den foreliggende oppfinnelse også velegnet til anbringelse av en løsmasseplugg. Pluggens utstrekning i brønnens lengderetning er typisk 50 meter, men er avhengig av nasjonale eller internasjonale krav og/eller av ol-je/gassoperatørers interne krav.

Hittil har det vært vanlig å tilveiebringe en sementplugg ved først å fjerne et forings-rør som befinner seg i området hvor pluggen skal etableres. En slik fjerning er typisk gjennomført ved hjelp av et sponavvirkende verktøy. Etter at ønsket parti av forings-røret er blitt fjernet, blir brønnboringen utvidet ved hjelp av et boreverktøy, en såkalt "reamer", for å tilveiebringe et best mulig feste mellom pluggen og den omkringliggende formasjon. Deretter blir sement ført inn i den utvidede brønnboringen.

En slik framgangsmåte er meget tidkrevende og kostbar, samtidig som metallspon fra foringsrøret vil kunne føre til behov for omfattende og kostbart vedlikehold av opp-

strøms utstyr.

Bransjen har derfor et sterkt behov for raskere framgangsmåter, og framgangsmåter hvor foringsrøret etterlates i brønnen.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et apparat og en framgangsmåte for å kunne tilveiebringe en fullstendig og sikker innfesting av et fluidisert pluggmateriale i en brønn, foreksempel i en oljebrønn eller gassbrønn. Dette oppnås ved å tilveiebringe en tilstrekkelig kontakt mellom overflaten til boringen som skal plugges og pluggmaterialet. Apparatet og fremgangsmåten kan benyttes både ved plugging av et uperforert parti av et foringsrør, ved plugging av et perforert foringsrør hvor pluggmaterialet fyller det alt vesentlige av ringrommet mellom formasjonen og foringsrørets senter, så vel som ved plugging av en såkalt åpen hullseksjon.

Den herværende søker har i sin norske patentsøknad NO20111641 beskrevet et perfo-rerings- og vaskeapparat innrettet til å kunne klargjøre et perforert foringsrør for inn-støping og tildannelse av en plugg i en brønn. Pluggen kan være temporær eller permanent. For å tilveiebringe et sikkert inngrep mellom foringsrøret og pluggmaterialet, og for å sikre at et ringrom mellom foringsrørets utside og formasjonen også blir tilstrekkelig plugget ved hjelp av pluggmaterialet, er det behov for å kommunisere pluggmaterialet fra foringsrørets innside og til foringsrørets utside. Men det er også behov for å kunne drenere bort en væske som måtte befinne seg i ringrommet mellom foringsrørets utside og formasjonen slik at væsken ikke forhindrer innstrømming av pluggmateriale i nevnte ringrom.

Fra publikasjonen US 2010/039879 er det kjent et apparat og en framgangsmåte for å agitere en sementvelling i et ringrom avgrenset mellom en formasjonsvegg og et fo-ringsrør i en brønn. Apparatet omfatter en hylse som er forsynt med en røreinnretning og som er innrettet til å kunne rotere relativt foringsrøret. Apparatet er anbrakt på utsiden av et parti av foringsrøret.

Fra publikasjonen US 4595058 er det kjent et sementeringsverktøy for å sikre tilstrekkelig tetting av et ringrom mellom et stigerør og et foringsrør. Sementeringsverktøyet utgjøres av et rørstykke som er påsveist strømningsstyrende, stive ribber for å tilveiebringe en turbulent strømning mellom stigerøret og foringsrøret når rørstykket settes i rotasjon.

Fra publikasjonen US 4995456 er det kjent et apparat og en framgangsmåte for å tilveiebringe en gruspakning omkring et produksjonsrør i en brønn. Apparatet omfatter spiralformede, stive blader som er sveist på eller festet på annet vis på et komplette-

ring sve rktøy.

Fra publikasjonen US 6311774 Bl er det kjent en framgangsmåte for å agitere en sementvelling i et ringrom avgrenset mellom et foringsrør og en formasjonsvegg.

Fra publikasjonen US 2010/155067 Al er det kjent en anordning for å generere LCM ("Lost Circulation Material") som kan brukes for å redusere eller hindre sirkulasjons-svikt eller boreslamtap.

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 trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Ifølge et første aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et apparat til bruk ved anbringelse av et fluidisert pluggmateriale i en brønn, hvor apparatet omfatter: - et bærelegeme avgrenset av et endeløst sideparti som strekker seg mellom et første endeparti og et andre endeparti; og

- minst ett fortrengningsorgan tilordnet bærelegemet.

Det særegne ved apparatet er at det også omfatter en drivinnretning forbundet med bærelegemet for å kunne sette bærelegemet i bevegelse; - at fortrengningsorganet er avgrenset av bærelegemets overflate og et fritt endeparti som vender utover fra bærelegemets overflate; og - at fortrengningsorganet omfatter i det minste ett av et blad og et krageformet legeme.

Derved settes det fluidiserte pluggmaterialet i bevegelse i brønnen når drivinnretningen setter bærelegemet og fortrengningsorganet i bevegelse i brønnen.

Når bærelegemet settes i bevegelse i brønnen, vil fortrengningsorganet frembringe en trykkendring i det fluidiserte pluggmaterialet.

I denne sammenheng kan brønnen være en oljebrønn eller en gassbrønn.

I én utførelse er drivinnretningen en rørstreng som er innrettet til å kunne settes i rotasjon i brønnen, slik at apparatets bevegelse er en rotasjonsbevegelse i brønnen.

I en alternativ utførelse kan drivinnretningen være en motor som er anbrakt i eller i tilknytning til apparatet, og som tilføres kraft fra brønnens overflate.

Videre kan fortrengningsorganet være et blad.

I én utførelse er bladets frie endeparti innrettet til å kunne oppvise, i det minste ved rotasjon av bærelegemet, en avbøyning i forhold til et kontaktparti mellom bladet og

bærelegemet. Ved eventuell benyttelse i et foringsrør har dette den effekt at fortrengningsorganet oppviser en "slikkepottvirkning" hvor pluggmaterialet presses eller "smø-res" mot foringsrørets innvendige overflate. I det etterfølgende vil kontaktpartiet mellom bladet og bærelegemet også bli omtalt som innfestingsparti, uavhengig om bladet eller et fortrengningsorgan av en annen art er festet utenpå eller i bærelegemet, eller om fortrengningsorganet er fremstilt i ett stykke med bærelegemet.

Det minst ene bladet kan være anordnet til bærelegemet slik at en lengdeakse til bladet forløper parallelt med en lengdeakse til bærelegemet.

I en alternativ utførelse forløper en lengdeakse til det minst ene bladet på skrå i forhold til en lengdeakse til bærelegemet.

I en annen utførelse er drivinnretningen et resiprokerende drivmiddel som er innrettet til å kunne tilveiebringe en fram- og tilbakebevegelse av det minst ene fortrengningsorganet i brønnen.

Ved anvendelse av et resiprokerende drivmiddel kan fortrengningsorganet være et krageformet legeme.

Således kan det frie endepartiet til det krageformede legemet være innrettet til å kunne oppvise, i det minste ved bevegelse, en avbøyning i forhold til et kontaktparti mellom det krageformede legemet og bærelegemet. Ved eventuell benyttelse i et forings-rør har dette den effekt at fortrengningsorganet oppviser en "slikkepottvirkning" mot foringsrørets innvendige overflate, slik som forklart over. Som nevnt ovenfor, vil kontaktpartiet mellom det krageformede legemet og bærelegemet også bli omtalt som innfestingspartiet.

I én utførelse strekker det krageformede legemet seg i en spiral omkring bærelegemet. Ved eventuell benyttelse i et foringsrør har dette den effekt at det fluidiserte pluggmaterialet vil påføres en bevegelse omkring foringsrørets lengdeakse i tillegg til en bevegelse langs foringsrørets lengdeakse.

Således kan det krageformede legemet strekke seg minst 360° omkring bærelegemet.

Ved eventuell benyttelse i et foringsrør vil fortrengningsorganet derved virke mot hele omkretsen av foringsrørets innvendige overflate. Dersom drivinnretningen er innrettet til å kunne tilføre bærelegemet en resiprokerende bevegelse både langs foringsrørets lengdeakse og omkring foringsrørets lengdeakse, kan det krageformede legemet strekke seg mindre enn 360° omkring bærelegemet.

Det krageformede legemet kan være utformet i ett stykke.

Alternativt kan det krageformede legemet omfatte minst to kragesektorelementer, for eksempel være utformet av minst to slike kragesektorelementer. De minst to kragesektorelementene kan, men behøver ikke, være utformet slik at de delvis overlapper hverandre.

Videre kan minst ett av kragesektorelementene være forsynt med et hengslet innfestingsparti, slik at det frie endepartiet tillates å bringes inn mot bærelegemet ved bevegelse av apparatet i én av nevnte frem- og tilbakebevegelser. Denne "manetbeve-gelsen" har den virkning at kragesektorelementene tilveiebringer full virkning kun i én av frem- og tilbakebevegelsene. En slik "manetbevegelse" er særlig nyttig i de tilfeller hvor det er ønskelig å tilveiebringe et øket differensialtrykk mellom to partier i fluids-øylen av det fluidiserte pluggmaterialet.

Det fluidiserte pluggmaterialet kan være et herdbart materiale, for eksempel et sementbasert materiale.

I denne sammenheng, og for å underlette uttrekking av apparatet fra brønnen i tilfelle herdeprosessen i et slikt materiale overstiger et forutbestemt nivå, kan lastkapasiteten til det minst ene fortrengningsorganet være høyere enn de laster som virker på fortrengningsorganet ved bevegelse av apparatet i uherdet pluggmateriale, men lågere enn de laster som virker på fortrengningsorganet ved bevegelse av apparatet i herdet pluggmateriale, slik at i det minste et parti av fortrengningsorganet brytes dersom herdeprosessen overstiger nenvte forutbestemte nivå.

Enn videre kan bærelegemet ha en sylindrisk form.

I en alternativ utførelse har ett parti av bærelegemet en større utvendig diameter enn et annet parti av bærelegemet. Nevnte ulike diametre befinner seg fortrinnsvis i partier hvor det minst ene fortreningsorganet rager ut fra, hvilket vil kunne tilveiebringe ulik strømningshastighet langs angjeldende apparat.

Det minst ene fortrengningsorganet kan også omfatte to eller flere fortrengningsorga ner anordnet med innbyrdes avstand. Fortreningsorganene kan være anordnet i det vesentlige innbyrdes parallelt, eller fortrengningsorganene kan være anordnet ikke-parallelt. Ved anvendelse av fortrengningsorganer av bladtypen kan lengdeaksen til minst ett av bladene for eksempel være anordnet parallelt med bærelegemets lengdeakse, mens lengdeaksen til minst ett annet av bladene kan være anordnet på skrå i forhold til en lengdeakse til bærelegemet.

Bærelegemet kan også være forsynt med et løp innrettet til å kunne lede pluggmaterialet som mottas fra en overflate av brønnen, ut gjennom et nedre endeparti av apparatet.

For øvrig kan i det minste et parti av bærelegemet være fremstilt av samme materiale som det minst ene fortrengningsorganet.

Videre, og i en spesiell utførelse, er apparatet innrettet for bruk i en åpen hullseksjon av brønnen. Derved vil det frie endeparti av det minst ene fortrengningsorganet vende mot den åpne hullseksjon av brønnen når plassert deri. Derved kan apparatet, ved bevegelse innenfor den åpne hullseksjon, drive det fluidiserte pluggmaterialet til inngrep med en omkringliggende formasjon i den åpne hullseksjon for derved å oppnå full kontakt mellom pluggmaterialet og formasjonen.

Enn videre, og i en annen og mer vanlig utførelse, er apparatet innrettet for bruk i et foringsrør i brønnen. Derved vil det frie endeparti av det minst ene fortrengningsorganet vende mot foringsrørets innside når plassert deri.

I én variant av sistnevnte utførelse, er apparatet, for temporær eller permanent plugging, innrettet for bruk i et uperforert foringsrør. I denne sammenheng vil bevegelse av apparatet drive det fluidiserte pluggmaterialet til inngrep med foringsrørets innvendige overflate.

I en annen variant av sistnevnte utførelse, er apparatet, for temporær eller permanent plugging, innrettet for bruk i et foringsrør som er forsynt med perforeringer for å kunne tilveiebringe fluidkommunikasjonskanaler mellom foringsrørets løp og foringsrørets utside. I denne sammenheng vil bevegelse av apparatet drive en andel av det fluidiserte pluggmateriale ut gjennom perforeringene og videre til en utside av forings-røret.

Således, og ifølge disse varianter av apparatet, kan det minst ene fortrengningsorganet være et blad, hvor bærelegemet og det minst ene bladet, ved rotasjon av disse, omskriver en sirkel som har en diameter som er større enn foringsrørets innvendige diameter, slik at det minst ene bladet er påført en kurvatur når anbrakt i foringsrøret. Det minst ene bladet påføres en kurvatur allerede idet apparatet anbringes i foringsrø-ret. I denne utførelse kan bladets utadragende endeflate ligge an mot foringsrørets innvendige overflate også etter at apparatet er satt i rotasjon. Men bladet vil også kunne utsettes for en så stor kraft fra pluggmaterialet at det bøyes i så stor grad at det ikke ligger an mot foringsrørets innvendige overflate.

I en ytterligere utførelse kan det minst ene fortrengningsorganet være et blad, hvor bærelegemet og det minst ene bladet, ved rotasjon av disse, omskriver en sirkel som har en diameter som er lik eller mindre enn foringsrørets innvendige diameter.

For øvrig kan apparatet utgjøres av flere apparater anordnet i serie, eller i en såkalt stakk. Et slikt apparat kan settes sammen av apparater som har en hvilken som helst type fortrengningsorgan som er beskrevet heri, eller en kombinasjon av disse.

Ifølge et andre aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en framgangsmåte for å tilveiebringe en permanent eller temporær plugg i en brønn, hvor pluggen tilveiebringes ved hjelp av et fluidisert pluggmateriale som føres inn i brønnen fra en overflate.

Det særegne ved framgangsmåten er at den omfatter følgende trinn:

- å benytte et apparat ifølge det første aspekt ved oppfinnelsen; - å føre apparatet inn i brønnen; - å sette apparatet i bevegelse og tilføre det fluidiserte pluggmaterialet fra brønnens overflate; - å fortsette bevegelsen av apparatet i en forutbestemt tid etter at alt pluggmaterialet er tilført; og

- å trekke apparatet ut av brønnen.

Således kan framgangsmåten benyttes i et foringsrør i brønnen. Ved å anbringe apparatet på en innside av foringsrøret, og samtidig tilveiebringe ett eller flere fortrengningsorganer som oppviser en avbøyning i forhold til bladets innfestingsparti, slik som forklart over, vil fortrengningsorganets frie endeparti, som altså vender mot foringsrø-rets innvendige overflate, oppvise et etterslep i forhold til fortrengningsorganets innfestingsparti. Dette etterslepet viser seg å være svært gunstig for å presse eller "smøre" pluggmaterialet mot foringsrørets innside.

Som nevnt kan foringsrøret som apparatet kjøres inn i, være uperforert eller perforert.

Fullskala laboratorieforsøk av apparatet, når benyttet i et perforert foringsrør, har overraskende vist at mens pluggmaterialet strømmer fra innsiden av foringsrøret og til utsiden av foringsrøret, inntrer det samtidig en væskestrømning i motsatt retning, altså fra foringsrørets utside og til foringsrørets innside. Det er ikke funnet en fullgod forklaring på hvorfor slike motsatte strømninger inntrer, men det kan tenkes at enkelte strømningsregimer av pluggmateriale ut gjennom enkelte av perforeringene inntrer idet apparatet settes i rotasjon, og at disse strømningsregimer opprettholdes og presser bort væsken som befinner seg i ringrommet på utsiden av foringsrøret.

En fagmann vil være kjent med at den innvendige overflaten til et uperforert forings-rør kan være forurenset med kjemiske stoff, for eksempel en oljefilm, og/eller av forurensinger av mer mekanisk art, for eksempel rustpartikler. Disse forurensningene kan opptre i én eller flere seksjoner av det partiet av foringsrøret som skal tilføres et pluggmateriale, eller i hele partiet av foringsrøret som skal tilføres et pluggmateriale. Disse forurensningene kan medføre at inngrepet eller vedheften mellom pluggmaterialet, som kan være sementbasert, og foringsrøret ikke blir tilstrekkelig sterk.

Det er kjent å fjerne mekaniske forurensinger ved hjelp av en skrapeinnretning som føres inn i brønnen og bearbeider foringsrørets overflate før for eksempel et semente-ringsverktøy føres inn i brønnen og tilfører et sementbasert pluggmateriale. En slik skrapeinnretning vil kunne fjerne partikler som sitter relativt løst. Rust er et eksempel på slike løstsittende partikler. Imidlertid viser det seg at en slik skrapeinnretning ikke er tilstrekkelig til å kunne fjerne en kjemisk forurensning, for eksempel en oljefilm.

Laboratorieforsøk har overraskende vist at apparatet også er velegnet til å kunne fjerne en kjemisk film av, for eksempel, olje som måtte befinne seg på foringsrørets innside. En mulig forklaring på hvorfor dette skjer, kan være at partikler som finnes i det fluidiserte pluggmaterialet, og som følge av pluggmaterialets bevegelse relativt overflaten, har en abrasiv virkning på foringsrørets innvendige overflate, eller som følge av mekanisk gnidning/visking (som en vindusvisker) som fjerner kjemisk belegg.

Ved permanent eller temporær plugging av et foringsrør som er perforert, vil de forurensinger som er diskutert over i forbindelse med det uperforerte foringsrøret, ikke ha like stor betydning for inngrepet mellom foringsrøret og det fluidiserte pluggmaterialet. Dette skyldes at apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse vil drive pluggmaterialet ut gjennom perforeringene og ut i ringrommet som befinner seg mellom foringrørets utside og formasjonen. Pluggmateriale vil dermed tilveiebringe en konti-nuerlig plugg fra foringsrørets innside, via perforeringene og ut i nevnte ringrom og således fullstendig omslutte foringsrøret. Når ringrommet er vasket ved hjelp av appa ratet og framgangsmåten ifølge søkers patentsøknad NO20111641, blir bindingen eller vedheften mellom ringrommet og pluggmaterialet særlig god.

Videre vil en fagmann være kjent med at én av utfordringene ved tilbakeplugging av en nyboret, åpen hullseksjon, er å oppnå full kontakt mellom pluggmaterialet og hull-seksjonen (formasjonen).

Det har overraskende vist seg at framgangsmåten (og apparatet) ifølge oppfinnelsen også er velegnet til å plugge en såkalt åpen hullseksjon av en brønn. Den strømning av det fluidiserte pluggmaterialet som tilveiebringes ved hjelp av apparatet, vil drive pluggmaterialet mot formasjonen i den åpne brønnseksjonen og således tilveiebringe en tilstrekkelig fordeling av pluggmaterialet i hele tverrsnittet av brønnhullet. Dette er spesielt viktig i høy-avviksbrønner, eller i horisontale brønnseksjoner, hvor pluggmaterialet normalt har en betydelig større tetthet enn fluidet som befinner seg i brønnen. Pluggmaterialet vil i slike områder legge seg nederst i brønnbanen (på lav-siden i brønnens tverrsnitt), og kan således danne en passasje på høy-siden i brønnens tverrsnitt.

Ifølge et tredje aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en anvendelse av et apparat ifølge det første aspekt ved oppfinnelsen til å anbringe et fluidisert pluggmateriale i en åpen hullseksjon av en brønn ved permanent eller temporær plugging av den åpne hullseksjon, hvor bevegelse av apparatet driver pluggmaterialet til inngrep med en omkringliggende formasjon i den åpne hullseksjon.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på utførelsesformer som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. la viser et oppriss sett fra en side av et apparat ifølge den foreliggende oppfinnelse i en utførelse hvor apparatet er forsynt med fortrengningsorganer som er anordnet i det vesentlige parallelt med en lengdeakse til et fo-ringsrør som er anordnet i et boret brønnhull, hvor foringsrøret og brønn-hullet er vist i et tverrsnitt; Fig. lb viser i større målestokk et planriss, i snitt, sett langs linjen A-A i fig. la etter at apparatet er satt i en rotasjon, men hvor kun apparatet og fo-ringsrøret er vist; Fig. 2 viser en alternativ utførelse av apparatet i fig. la, hvor apparatet er forsynt med fortrengningsorganer som strekker seg i en delvis spiralform omkring en lengdeakse til foringsrøret; Fig. 3 viser det samme som fig. 2, men hvor et øvre parti til bærelegemet har en større utvendig diameter enn et nedre parti; Fig. 4 viser et foringsrør i en brønn, hvor et parti av foringsrøret et forsynt med perforeringer og hvor en plugg er satt i et parti av foringsrøret som befinner seg under det perforerte partiet; Fig. 5a viser foringsrøret i fig. 4, men hvor et apparat av den art som er vist i fig. 2 befinner seg i et nedre parti av brønnpartiet som skal plugges, og hvor apparatet driver fluidisert pluggmateriale ut gjennom perforeringene og inn i et ringrom som er avgrenset av foringsrøret og en formasjon; Fig. 5b viser det samme som fig. 5a, men hvor fluidisert pluggmateriale er drevet ut gjennom hele det perforerte partiet av foringsrøret, og hvor apparatet er i ferd med å trekkes ut av brønnen; Fig. 6a viser apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse i en utførelse hvor fortrengningsorganet utgjøres av krageformede legemer som er hengslet forbundet til bærelegemet, og hvor apparatet er i en bevegelse i en første retning; Fig. 6b viser apparatet i fig. 6a, men hvor apparatet er i en bevegelse i en andre

retning som er motsatt den første retning;

Fig. 7 viser i større målestokk et planriss, i snitt, sett langs linjen B-B vist i fig.

6a, men hvor kun apparatet og foringsrøret er vist;

Fig. 8 viser et apparat ifølge oppfinnelsen hvor apparatet er satt sammen av

flere apparater med fortrengningsorganer av ulik karakter; og

Fig. 9 viser apparatet i fig. 2 vist i en anvendelse for å anbringe et fluidisert

pluggmateriale i en åpen hullseksjon i brønnen.

Like eller tilsvarende elementer er i figurene angitt med like henvisningstall.

En fagmann vil forstå at figurene kun er prinsippskisser. Innbyrdes størrelsesforhold mellom enkeltelementer kan også være sterkt fortegnet.

Posisjonsangivelser, for eksempel "over", "under" "øvre", "nedre", viser til den posi-sjon som er vist på figurene.

På figurene angir henvisningstallet 1 et apparat ifølge den foreliggende oppfinnelse. Apparatet 1 omfatter et bærelegeme 3 som er tilordnet i det minste ett fortrengningsorgan 5. Fortrengningsorganet 5 er radielt avgrenset av et kontaktparti 7 som befinner seg mellom fortrengningsorganet 5 og bærelegemet 3 og et fritt endeparti 9. Kontaktpartiet vil i det etterfølgende bli omtalt som et innfestingsparti 7. Bærelegemet 3 er tilknyttet en drivi nn retn ing 11 som er innrettet til å kunne sette bærelegemet 3, og således fortrengningsorganet 5, i bevegelse.

Apparatet 1 er utformet for å kunne anbringes i et innvendig løp til et foringsrør 13 som er anbrakt i en brønn 15.

Fig. la og lb viser henholdsvis et oppriss, i snitt, og et planriss sett langs linjen A-A i fig. la, av apparatet 1 ifølge en første utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Plan-risset er kun vist av apparatet 1 og av foringsrøret 13. I den viste utførelsen utgjøres det minst ene fortrengningsorganet 5 av flere langstrakte blader 5 (fire vist i fig. lb) som strekker seg parallelt med en lengdeakse L til foringsrøret 13. I fig. la er bladene 5 for tydelighets skyld markert med prikket skravering.

Et øvre endeparti av apparatet 1 er tilkoplet, for eksempel ved hjelp av en skruefor-bindelse, en rørstreng 11 som er innrettet til å kunne settes i rotasjon ved hjelp av et i og for seg kjent drivmiddel (ikke vist). Rørstrengen 11 utgjør således nevnte drivinnretning 11 i den viste utførelse.

Når rørstrengen 11 roteres vil apparatet 1 også settes i en rotasjon R om foringsrørets 13 lengdeakse L.

For å tilveiebringe en tilstrekkelig grad av nevnte smøre- eller slikkepottvirkning fra fortrengningsorganene eller bladene 5 mot foringsrørets 13 innvendige overflate, uavhengig av om denne er uperforert eller perforert, er det ønskelig at bladenes 5 frie endeparti 9 oppviser en viss avbøyning i forhold til bladenes 5 innfestingsparti 7. En slik avbøyning er illustrert i fig. lb.

Avbøyningen kan oppnås på flere måter.

En første måte er å tilveiebringe et apparat 1 hvor bærelegemet 3 og bladene 5 ved rotasjon omskriver en sirkel som er større enn en innvendig diameter til foringsrøret 13 det skal føres inn i. Dette forutsetter at bladene 5 er utformet i et fleksibelt materiale som ved innføring i foringsrøret 13 kan avbøyes.

En andre måte for å oppnå ønsket avbøyning er å tilveiebringe et apparat hvor bærelegemet 3 og bladene 5 ved rotasjon i foringsrøret 13 omskriver en sirkel som har en diameter som er lik eller mindre enn foringsrørets 13 innvendige diameter, men hvor bladene 5 er utformet i et fleksibelt materiale.

Et materiale kan, uavhengig av nevnte første og andre måte, være valgt fra et hvilket som helst bøyelig eller fleksibelt materiale som er egnet til å anbringe et fluidisert pluggmateriale, for eksempel en sementvelling, i en brønn 15. Ett eksempel på et slikt egnet materiale er et gummibasert materiale. Et annet eksempel er et egnet stålmate-riale.

Et blad basert på gummi vil ved den første måte oppvise en "vindusviskereffekt" eller "slikkepotteffekt" mot foringsrørets 13 innvendige overflate. Et blad 5 basert på stål vil kunne oppvise en "stålsparkeleffekt".

Det skal forstås at et bærelegeme 3 kan være forsynt med blader 5 som er fremstilt av samme materiale eller av ulike materialer. Som et eksempel kan to av bladene 5 i fig. la og lb være fremstilt av gummi, mens de andre to bladene 5 kan være fremstilt av tynne stålplater.

I fig. lb. er to av bladene 5 (høyre og venstre blad) slik som beskrevet over for den første måte, mens de to andre av de fire bladene 5 (øvre og nedre blad) er som beskrevet over for den andre måte. Det skal imidlertid forstås at bladene 5 til ett bærelegeme 3 kan være utformet med identiske blader 5.

Det fluidiserte pluggmaterialet kan som nevnt være et herdbart materiale, for eksempel et sementbasert materiale. For å redusere faren for at apparatet 1 ikke lar seg trekke ut av brønnen 15, for eksempel ved at herdeprosessen har kommet for langt, kan bladene 5 være forsynt med en svekkelse, for eksempel i form av en bruddanvis-ning V, slik som vist i fig. la og lb. Dermed kan lastkapasiteten til ett eller flere av bladene 5 styres til å være høyere enn de laster som virker på bladene 5 ved bevegelse av apparatet 1 i uherdet pluggmateriale, men lågere enn de laster som virker på bladene 5 ved forsøk på bevegelse av apparatet 1 i herdet pluggmateriale, slik at i det minste et parti av bladet 5 brytes dersom herdeprosessen overstiger et forutbestemt nivå.

Fig. 2 viser et apparat som likner på apparatet 1 vist i fig. la, men med den forskjell at fortrengningsorganene 5 utgjøres av langstrakte blader som strekker seg på skrått i forhold til foringsrørets 13 lengdeakse L, det vil si i en delvis spiralform omkring bære legemets 3 utvendige overflate. For tydelighets skyld er bladenes 5 frie endeparti 9 markert med prikket skravering.

Bladene 5 i fig. 2 kan ha samme utforming med hensyn til sin radielle utstrekning fra bærelegemet 3, som bladene 5 omtalt i forbindelse med fig. la og lb.

Fig. 3 viser et apparat 1 som likner på apparatet 1 vist i fig. 2, men hvor bærelegemet 3 er utformet konisk, og hvor et øvre parti av bærelegemet 3 har en større utvendig diameter enn et nedre parti av bærelegemet 3. Fortrengningsorganene eller bladene 5 har, på grunn av den koniske formen til bærelegemet 3, en mindre radiell utstrekning i apparatets 1 øvre parti enn den radielle utstrekningen i apparatets 1 nedre parti.

Formålet med den utformingen som er vist i fig. 3, er å kunne tilveiebringe et varia-belt ringrom mellom bærelegemet 3 og foringsrøret 13, slik at det fluidiserte pluggmaterialet vil fortrenges med ulik hastighet langs apparatets 1 lengdeakse. Dette har blant annet den effekt at ulike trykkregimer inntrer.

Fig. 4 viser et parti av en brønn 15 som er forsynt med et foringsrør 13. Foringsrøret 13 er forsynt med perforeringer 17 som i den viste utførelse er tilveiebrakt ved hjelp av sprengladninger. Et ringrom 19 er avgrenset mellom et parti av foringsrøret 13 og en formasjon 21.

En plugg 23 av i og for seg kjent art er anbrakt i et parti av brønnen 15 som befinner seg lågere i brønnen enn det perforerte partiet av foringsrøret 13. Formålet med pluggen 23 er å frembringe en base eller bæring for et fluidisert pluggmateriale (ikke vist i fig. 4) som skal føres inn i brønnen 15.

Fig. 5a viser brønnen 15 i fig. 4, men hvor apparatet 1 vist i fig. 2 er ført til et nedre parti av den seksjon av brønnen 15 som skal plugges ved hjelp av et fluidisert pluggmateriale 25. I den viste utførelse tilføres det fluidiserte pluggmaterialet 25 gjennom en boring som forløper gjennom rørstrengen 11 og bærelegemet 3, samtidig som apparatet 1 roteres om lengdeaksen L.

Bladene 5 presser eller skviser, på grunn av ovennevnte smøre- eller slikkepottvirkning, pluggmaterialet 25 mot foringsrørets 13 innside og ut gjennom perforeringene 17 og videre inn i ringrommet 19. Fig. 5b viser apparatet 1 i fig. 5a idet apparatet 1 er i ferd med å trekkes ut av brøn-nen 15 etter at et ønsket parti av brønnen 15 er plugget. Apparatet 1 er således gjen-brukbart. Fig. 6a og 6b viser apparatet 1 ifølge den foreliggende oppfinnelse i en utførelse hvor fortrengningsorganet 5 utgjøres av tre sett med krageformede legemer 5, hvor sette-ne er anbrakt med innbyrdes avstand. De krageformede legemene 5 er festet til bærelegemet 3 ved hjelp en hengsleinnretning (ikke vist spesifikt). Hengsleinnretningen er av en i og for seg kjent art som er innrettet til å kunne holde de krageformede legemene 5 i en utfoldet stilling når apparatet 1 beveges i en første retning som er vist ved hjelp av pilen Fl i fig. 6a, men hvor de krageformede legemene 5 klapper sammen og føres inn mot bærelegemet 3 når apparatet 1 beveges i en andre retning som er vist ved hjelp av pilen F2 i fig. 6b. Alternativt kan pilene i fig. 6a og 6b anbringes i motsatt retning, men da må et skulderelement 3", som er vist i fig. 6b, være anbrakt på en øvre side av innfestingspartiet til de krageformede legemene 5, og ikke på en nedre side som vist i fig. 6b.

Hengsleinnretningene er i den viste utførelse festet til rørstykker 3' som er skrudd sammen mellom seksjoner av bærelegemer 3.

Formålet med den "manetbegelse" som tilveiebringes ved hjelp av den hengslede innfesting av de krageformede legemer 5, er i første rekke å kunne tillate fluidisert pluggmateriale 25 som føres inn fra et nedre, eventuelt øvre, parti av apparatet 1, å trenge inn i et innvendig ringrom 20 som er avgrenset mellom to sett med krageformede legemer 5, bærelegmet 3 og foringsrøret 13.

Fortrengningsorganene 5 som er vist i fig. 6a og 6b, fordrer en drivi nn retn ing 11 som tilveiebringer en resiprokerende bevegelse langs foringsrørets 13 lengdeakse L. En slik resiprokerende drivi nn retn ing kan være av i og for seg kjent art og vil derfor ikke bli nærmere omtalt i dette dokument.

I en alternativ utførelse kan apparatet 1 som er vist i fig. 6a, være forsynt med et innfestingsparti 7 som er fast, slik som for bladene 5 vist i for eksempel fig. la og lb. De krageformede legemene 5 vil da rage mot foringsrøret 13 uavhengig om apparatet 1 beveges i retning Fl eller F2. For å gjøre det lettere for et fluidisert pluggmateriale 25 som føres inn fra et nedre, eventuelt øvre, parti av apparatet 1, å trenge inn i ringrommet 20 som er avgrenset mellom to sett med krageformede legemer 5, bærelegemet 3 og foringsrøret 13, er det en fordel om de krageformede elementenes 5 ra-dialr utstrekning er mindre enn foringsrørets 13 innvendige diameter.

For å oppnå en tilsvarende ønsket smøre- eller slikkepotteffekt, som beskrevet for apparatene vist i figurene 1-3, kan de krageformede legemene 5 være av den art, med hensyn til materialer og fleksibilitet, som er beskrevet for bladene 5 vist i nevnte figurer. Fig. 7 viser i større målestokk et planriss, i snitt, sett langs linjen B-B vist i fig. 6a. I fig. 7 er kun apparatet 1 og foringsrøret 13 vist. Det krageformede legemet 5 er i den viste utførelse sammensatt av en flerhet av kragesektorelementer 5' (hvor seksten kragesektorelementer 5' er vist i fig. 7). Selv om fig. 7 viser nevnte planriss sett langs linjen B-B, kunne fig. 7 like gjerne vært et snitt sett fra en øvre side av et krageformet legeme som strekker seg i spiral omkring bærelegemet 3 vist, for eksempel, i fig. 6a. Fig. 8 viser i mindre målestokk et apparat 1 ifølge oppfinnelsen, hvor apparatet er satt sammen i en stakk av flere apparater 1 med fortrengningsorganer 5 av ulik karakter. Fig. 9 viser apparatet i fig. 2 vist i en ytterligere utførelsesform, og i en anvendelse for å anbringe et fluidisert pluggmateriale i en åpen hullseksjon uten foringsrør. Det fluidiserte pluggmaterialet er ikke vist i fig. 9.

Claims (29)

1. Apparat (1) til bruk ved anbringelse av et fluidisert pluggmateriale (25) i en brønn (15), hvor apparatet (1) omfatter: - et bærelegeme (3) avgrenset av et endeløst sideparti som strekker seg mellom et første endeparti og et andre endeparti; og - minst ett fortrengningsorgan (5) tilordnet bærelegemet (3),karakterisert vedat apparatet (1) også omfatteren drivinnretning (11) forbundet med bærelegemet (3) for å kunne sette bærelegemet (3) i bevegelse; - at fortrengningsorganet (5) er avgrenset av bærelegemets (3) overflate og et fritt endeparti (9) som vender utover fra bærelegemets (3) overflate; og - at fortrengningsorganet (5) omfatter i det minste ett av et blad og et krageformet legeme; - hvorved det fluidiserte pluggmaterialet (25) settes i bevegelse i brønnen (15) når drivinnretningen (11) setter bærelegemet (3) og fortrengningsorganet (5) i bevegelse i brønnen (15).

2. Apparat (1) ifølge krav 1, hvor brønnen (15) er en oljebrønn eller en gassbrønn.

3. Apparat (1) ifølge krav 1 eller 2, hvor drivinnretningen (11) er en rørstreng som er innrettet til å kunne settes i rotasjon i brønnen (15), slik at apparatets (1) bevegelse er en rotasjonsbevegelse i brønnen (15).

4. Apparat (1) ifølge krav 1, 2 eller 3, hvor fortrengningsorganet (5) er et blad (5).

5. Apparat (1) ifølge krav 4, hvor bladets (5) frie endeparti (9) er innrettet til å kunne oppvise, i det minste ved rotasjon av bærelegemet (3), en avbøyning i forhold til et kontaktparti (7) mellom bladet (5) og bærelegemet (3).

6. Apparat (1) ifølge krav 4 eller 5, hvor en lengdeakse til det minst ene bladet (5) forløper parallelt med en lengdeakse til bærelegemet (3).

7. Apparat (1) ifølge krav 4 eller 5, hvor en lengdeakse til det minst ene bladet (5) forløper på skrå i forhold til en lengdeakse til bærelegemet (3).

8. Apparat (1) ifølge krav 1 eller 2, hvor drivinnretningen (11) er et resiprokerende drivmiddel som er innrettet til å kunne tilveiebringe en fram- og tilbakebevegelse (Fl, F2) av det minst ene fortrengningsorganet (5) i brønnen (15).

9. Apparat (1) ifølge krav 8, hvor fortrengningsorganet (5) er et krageformet legeme.

10. Apparat (1) ifølge krav 9, hvor det frie endepartiet (9) til det krageformede legemet (5) er innrettet til å kunne oppvise, i det minste ved bevegelse, en av-bøyning i forhold til et kontaktparti (7) mellom det krageformede legemet (5) og bærelegemet (3).

11. Apparat (1) ifølge krav 9 eller 10, hvor det krageformede legemet (5) strekker seg i en spiral omkring bærelegemet (3).

12. Apparat (1) ifølge krav 9, 10 eller 11, hvor det krageformede legemet (5) strekker seg minst 360° omkring bærelegemet (3).

13. Apparat (1) ifølge et hvilket som helst av kravene 9-12, hvor det krageformede legemet (5) omfatter minst to kragesektorelementer (5')-

14. Apparat (1) ifølge krav 13, hvor minst ett av kragesektorelementene (5') er forsynt med et hengslet innfestingsparti, slik at det frie endepartiet (9) tillates å bringes inn mot bærelegemet (3) ved bevegelse av apparatet i én av frem-og tilbakebevegelsene (Fl, F2).

15. Apparat (1) ifølge et hvilket som helst av kravene 1-14, hvor pluggmaterialet (25) er et herdbart materiale.

16. Apparat (1) ifølge krav 15, hvor pluggmaterialet (25) er et sementbasert materiale.

17. Apparat (1) ifølge krav 15 eller 16, hvor lastkapasiteten til det minst ene fortrengningsorganet (5) er høyere enn de laster som virker på fortrengningsorganet (5) ved bevegelse av apparatet (1) i uherdet pluggmateriale (25), men lågere enn de laster som virker på fortrengningsorganet (5) ved bevegelse av apparatet (1) i herdet pluggmateriale (25), slik at i det minste et parti av fortrengningsorganet (5) brytes dersom en herdeprosess overstiger et forutbestemt nivå.

18. Apparat (1) ifølge et hvilket som helst av kravene 1-17, hvor ett parti av bærelegemet (3) har en større utvendig diameter enn et annet parti av bærelegemet (3).

19. Apparat (1) ifølge et hvilket som helst av kravene 1-18, hvor det minst ene fortrengningsorganet (5) omfatter to eller flere fortrengningsorganer (5) anordnet med innbyrdes avstand.

20. Apparat (1) ifølge et hvilket som helst av kravene 1-19, hvor bærelegemet (3) er forsynt med et løp innrettet til å kunne lede pluggmaterialet (25) som mottas fra en overflate av brønnen (15), ut gjennom et nedre endeparti av apparatet (1).

21. Apparat (1) ifølge et hvilket som helst av kravene 1-20, hvor i det minste et parti av bærelegemet (3) er fremstilt av samme materiale som det minst ene fortrengningsorganet (5).

22. Apparat (1) ifølge et hvilket som helst av kravene 1-21, hvor apparatet (1) er innrettet for bruk i en åpen hullseksjon av brønnen (15), hvorved det frie endeparti (9) av det minst ene fortrengningsorganet (5) vil vende mot den åpne hullseksjon av brønnen (15) når plassert deri, slik at apparatet (1), ved bevegelse innenfor den åpne hullseksjon, kan drive det fluidiserte pluggmaterialet (25) til inngrep med en omkringliggende formasjon (21) i den åpne hullseksjon for derved å oppnå full kontakt mellom pluggmaterialet (25) og formasjonen (21).

23. Apparat (1) ifølge et hvilket som helst av kravene 1-21, hvor apparatet (1) er innrettet for bruk i et foringsrør (13) i brønnen (15), hvorved det frie endeparti (9) av det minst ene fortrengningsorganet (5) vil vende mot foringsrørets (13) innside når plassert deri.

24. Apparat (1) ifølge krav 23, hvor apparatet (1), for temporær eller permanent plugging, er innrettet for bruk i et uperforert foringsrør (13).

25. Apparat (1) ifølge krav 23, hvor apparatet (1), for temporær eller permanent plugging, er innrettet for bruk i et foringsrør (13) som er forsynt med perforeringer (17) for å kunne tilveiebringe fluidkommunikasjonskanaler mellom fo-ringsrørets (13) løp og foringsrørets (13) utside.

26. Apparat (1) ifølge krav 23, 24 eller 25, hvor det minst ene fortrengningsorganet er et blad (5), og hvor bærelegemet (3) og det minst ene bladet (5), ved rotasjon av disse, omskriver en sirkel som har en diameter som er større enn fo-ringsrørets (13) innvendige diameter, slik at det minst ene bladet (5) er påført en kurvatur når anbrakt i foringsrøret (13).

27. Apparat (1) ifølge krav 23, 24 eller 25, hvor det minst ene fortrengningsorganet er et blad (5), og hvor bærelegemet (3) og det minst ene bladet (5), ved rotasjon av disse, omskriver en sirkel som har en diameter som er lik eller mindre enn foringsrørets (13) innvendige diameter.

28. Framgangsmåte for å tilveiebringe en permanent eller temporær plugg i en brønn (15), hvor pluggen tilveiebringes ved hjelp av et fluidisert pluggmateriale (25) som føres inn i brønnen (15) fra en overflate,karakterisertved at framgangsmåten omfatter følgende trinn: - å benytte et apparat ifølge et hvilket som helst av kravene 1-27; - å føre apparatet (1) inn i brønnen (15); - å sette apparatet (1) i bevegelse og tilføre det fluidiserte pluggmaterialet (25) fra brønnens (15) overflate; - å fortsette bevegelsen av apparatet (1) i en forutbestemt tid etter at alt pluggmaterialet (25) er tilført; og - å trekke apparatet (1) ut av brønnen (15).

29. Anvendelse av apparatet (1) ifølge krav 1 til å anbringe et fluidisert pluggmateriale (25) i en åpen hullseksjon av en brønn (15) ved permanent eller temporær plugging av den åpne hullseksjon, hvor bevegelse av apparatet (1) driver pluggmaterialet (25) til inngrep med en omkringliggende formasjon (21) i den åpne hullseksjon.