NO341000B1 - Fremgangsmåte og anordning for å føre inn og trekke ut et brønnverktøy i henholdsvis fra en brønn - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning for å føre inn og trekke ut et brønnverktøy i henholdsvis fra en brønn

Foreliggende oppfinnelse angår innførings- og uttrekkingsverktøy for brønnverktøy samt fremgangsmåte for å installere og fjerne slike brønnverktøy fra borebrønner. Mer spesifikt angår foreliggende oppfinnelse innførings- og uttrekkingsverktøy som angitt i den innledende del av patentkrav 1 og en fremgangsmåte for å innføre et brønnverktøy i en brønn som angitt i den innledende del av patentkrav 13.

Et bredt spekter av brønnverktøy så som vedlikeholdsverktøy for eksempel, kan bli benyttet inne i en brønn i forbindelse med produksjon av hydrokarboner eller opparbeiding av en brønn som strekker seg inn i en hydrokarbonformasjon. Brønnverktøy så som fraktureringsplugger, broplugger og pakninger for eksempel, kan bli benyttet for å tette en komponent mot foringsrøret langs veggen av brønnen eller for å isolere en trykksone i formasjonen fra en annen. Slike brønnverktøy er vel kjent innen faget.

Før produksjon eller opparbeidingsoperasjonen må disse verktøy bli innført i og festet i brønnen og etter at produksjonen eller opparbeidingen er fullført, må disse verktøy fjernes fra brønnen. Fjerning av verktøy har tradisjonelt blitt utført enten ved kverning eller ved å bore ut verktøyet fra brønnen mekanisk, eller ved komplekse uttrekkingsoperasjoner som benytter konvensjonelle innførings- og uttrekkingsverktøyer.

En type konvensjonelle innførings- og uttrekkingsinnretninger krever vanlig høyrerotasjon for å danne en kopling mellom en gjenget spindel («mandrel») og en gjenget hylse, og motsatt rotasjon for å frakople den gjengede spindel fra den gjengede hylse. Slik motsatt rotasjon er uønsket fordi den kan føre til at andre gjengede koplinger i verktøystrengen blir frakoplet eller at et annet verktøy i verktøystrengen går i stykker før den gjengede spindel og den gjengede hylse blir innbyrdes frakoplet.

Derfor omfatter neste generasjon av innførings- og uttrekkingsinnretninger en gjenget spindel som innføres i lengderetningen inn i en gjenget C-ring med sperre (skralle) for å danne en løsbar kopling mellom de to. Hele vekten av arbeidsstrengen nedenfor innretningen blir støttet ved samvirke mellom spindelen og C-ringens sperretenner. C-ringen tillater bare bevegelse på langs av spindelen i en retning, så aksial uttrekking av spindelen er umulig. Med denne konstruksjon blir en venstregjenge benyttet slik at fråkopling av innretningen oppnås ved vanlig høyrerotasjon, og derved unngås uønsket fråkopling eller brekkasje av andre ledd på verktøystrengen.

Undervisse betingelser så som ved service på en offshore brønn med utvidet rekkevidde ("extended reach wells") fra en flytende plattform, er det et antall ulemper ved å benytte en C-ring type innførings- og uttrekkingsinnretninger. For det første må et flertall komplette rotasjoner så som for eksempel ti (10) benyttes for å frakople spindelen fra C-ringen og en langsgående kraft på spindelen vil føre til nytt inngrep med sperretennene. Således, ved rotasjon av spindelen for å frakople den fra en offshore flytende plattform som beveger seg opp og ned sammen med bølgene, kan en utilsiktet langsgående kraft bli påført spindelen som derved kommer i fornyet inngrep med sperretennene idet plattformen hever seg. I avhengighet av bølgebetingelser kan denne prosessen måtte gjentas mange ganger før man lykkes med å frakople spindelen fra brønnverktøyet. I tillegg er C-ring type innretninger ikke i stand til å holde en betydelig vekt som for eksempel 500 tonn, som det vil kreves for innførings- og uttrekkingsinnretninger som benyttes for å støtte lange verktøystrenger for brønner med utvidet rekkevidde.

Fra US patentsøknad nr. 2005/155770 er det kjent en innførings- og uttrekningsinnretning for et brønnverktøy omfattende et første sett knaster anordnet på en første komponent av innretningen koblet til en verktøystreng (10) og et andre sett av knaster anordnet på en andre komponent av innretningen koblet til et brønnverktøykarakterisert vedat første sett av knaster samvirker med det andre sett av knaster i en tilkoblet stilling. En relativ rotasjon mellom den første komponent og den andre komponent beveger innretningen mellom den tilkoblede stilling og en frakoblet stilling hvor den første komponent kan fjernes fra den andre komponent.

En ytterligere publikasjon innen dette tekniske område er US patentsøknad nr. 2004/0084176.

Det eksisterer fortsatt et behov for forbedringer når det gjelder innførings- og uttrekkingsinnretninger som enkelt kan koples til og koples fra et brønnverktøy som betjenes fra en offshore flytende plattform. Videre eksisterer det et behov for en innførings- og uttrekkingsinnretning som er i stand til å bære en betydelig vekt av verktøystrengen nedenfor innretningen.

Foreliggende oppfinnelse

De ovenfor nevnte behov er tilfredsstilt gjennom foreliggende oppfinnelse som i henhold til et første aspekt omfatter en innretning som angitt i patentkrav 1.1 henhold til et annet aspekt angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte som angitt i patentkrav 13. Foretrukne utførelsesformer fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Foreliggende beskrivelse er rettet mot en innførings- og uttrekkingsinnretning for et brønnverktøy omfattende et første sett av knaster anordnet på en første komponent av innretningen koplet til en verktøystreng og et andre sett av knaster anordnet på en annen komponent av innretningen koplet til brønnverktøyet, idet første sett av knaster samvirker med andre sett av knaster i en sammenkoplet stilling.

Ved en annen utførelsesform av foreliggende omfatter innførings- og uttrekkingsinnretningen en spindel med et første sett av knaster og en fiskemuffe med en sentral åpning som definerer en vegg utstyrt med et andre sett av knaster, idet åpningen er tilpasset til å motta spindelen samt idet første og andre sett med knaster samvirker til å danne en løsbar kopling.

I henhold til et annet aspekt er foreliggende oppfinnelse rettet mot en fremgangsmåte for å innføre i det minste ett brønnverktøy i en brønn, omfattende å danne en løsbar kopling mellom en fiskemuffe koplet til en verktøystreng og en spindel koplet til det minst ene brønnverktøy, innføre det minst ene brønnverktøy i brønnen via verktøystrengen, manipulere det minst ene brønnverktøy i brønnen og rotere fiskemuffen mindre enn 360 grader i forhold til spindelen for å løsne koplingen mellom de to. Fremgangsmåten kan videre omfatte å fjerne fiskemuffen fra brønnen via verktøystrengen og etterlate spindelen koplet til det minst ene brønnverktøy inne i brønnen.

Ved en annen utførelsesform omfatter fremgangsmåten videre å trekke ut det minst ene brønnverktøy fra brønnen omfattende å senke fiskemuffen inn i brønnen med verktøystrengen, innrettet fiskemuffen med spindelen for rotasjon mellom de to, rotere fiskemuffen mindre enn 360 grader i forhold til spindelen for på nytt å etablere en løsbar kopling mellom de to og trekke ut det minst ene brønnverktøy fra brønnen med verktøystrengen.

Andre aspekter og fordeler av oppfinnelsen vil væreåpenbare fra den følgende beskrivelse og de etterfølgende patentkrav. De forskjellige kjennetegn beskrevet ovenfor så vel som andre trekk vil være lette å identifisere for en person med vanlig kunnskap på fagområdet som leser den etter følgende detaljerte beskrivelse med henvisning til de vedlagte tegninger. Figur 1 viser skjematisk et sidesnitt av en utførelsesform av en innførings- og uttrekkingsinnretning i en tilkoblet konfigurasjon. Figur 2 viser skjematisk et sidesnitt av en spindel komponent og en forskyvbar låsekomponent for innførings- og uttrekkingsinnretningen vist i figur 1. Figur 3 viser skjematisk et sidesnitt av en øvre adapter og en fiskemuffe komponent av innførings-og uttrekkingsinnretningen vist i figur 1. Figur 4 viser skjematisk et sideriss, delvis gjennomskåret, av innførings- og uttrekkingsinnretningen vist i figur 1 og viser fiskemuffen og spindelen i en koplet og låst stilling, posisjonert til å holde vekt under innretningen. Figur 5 viser skjematisk et sideriss, delvis gjennomskåret, av innførings- og uttrekkingsinnretningen vist i figur 1 og viser fiskemuffen og spindelen i en koplet og låst stilling, posisjonert til å overføre kraft til et brønnverktøy under innretningen. Figur 6 viser skjematisk et sideriss, delvis gjennomskåret, av innførings- og uttrekkingsinnretningen vist i figur 1 og viser fiskemuffen og spindelen i en koplet og ulåst stilling, posisjonert til å bli frakoplet et brønnverktøy under innretningen. Figur 7 viser skjematisk et sideriss, delvis gjennomskåret, av innførings- og uttrekkingsinnretningen vist i figur 1 og viser fiskemuffen og spindelen i en frakoplet og ulåst konfigurasjon. Figur 8 viser skjematisk et sideriss, delvis gjennomskåret av innførings- og uttrekkingsinnretningen vist i figur 1 og viser fiskemuffen og spindelen i en frakoplet stilling med fiskemuffen enten fjernet fra spindelen eller senket over spindelen. Figur 9 viser skjematisk et sideriss av spindelen og den forskyvbare lås på innførings- og uttrekkingsinnretningen vist i figur 1, festet til et brønnverktøy inne i en brønn.

Visse betegnelser et benyttet gjennomgående i den følgende beskrivelse og i patentkravene og henviser tilspesielle komponenter av sammenstillingen. I den følgende redegjørelse og i patentkravene benyttes ordene "inkludert" og "omfattende" i en ikke begrensende betydning og skal således tolkes som "inkludert, men ikke begrenset til".

Betegnelser som opp, ned og på langs (aksialt) vil bli gjort for formål av å beskrive, idet "opp", "øvre" eller "oppstrøms" menes i forhold til jordens overflate eller i retning mot brønnens åpning, mens "ned", "nedre" eller "nedstrøms" menes i retning av bunnen av brønnen mens "på langs" menes i en retning langs brønnens akse.

I figurene skal sidesnittene av innførings- og uttrekkingsinnretningen bli betraktet fra øverst til nederst med oppstrøms ende ved toppen av tegningene og nedstrøms ende ved bunnen av tegningene.

Figur 1 viser et sidesnitt av en utførelsesform av en innførings- og uttrekkingsinnretning generelt betegnet 100, omfattende en øvre adapter 10, en spindelforlenger 20, en spindel 30, en fiskemuffe 40, en forskyvbar lås 50, en fjærspindel 60, en spindel 70 og et fjærhus 80. En indre fluidpassasje 90 strekker seg på langs gjennom innretningen 100.

Som vist i figur 1 omfatter den øvre adapter 10 en øvre boksende 12 for kopling til andre komponenter så som nedre ende av verktøystreng 5. Tilsvarende omfatter fjærhus 80 en nedre boksende 84 for kopling til andre komponenter inkludert ett eller flere brønnverktøy 200 som blir innført eller trukket ut av brønnen 110. En person med vanlig kunnskap på fagområdet vil forstå at innretningen 100 kan bli benyttet til å innføre eller trekke ut en hvilket som helst type brønnverktøy 200. Ved en utførelsesform kan brønnverktøyet 200 omfatte en reguleringsventil så som ventilen vist i og beskrevet i US patent nr. 4,651,829 (Hushbeck et al.) som herved gjennom henvisning inkluderes for ethvert formål. Ved andre utførelsesformer kan brønnverktøyet 200 omfatte en pakning, en fraktureringsplugg eller en broplugg som stivner mot foringsrør 115 som forer veggen av brønnen 110 som vist i figur 1. En slik pakning, fraktureringsplugg eller broplugg kan også bli installert i brønnen 110 med andre typer av brønnverktøy 200 så som den før nevnte reguleringsventil. Således kan innførings- og uttrekkingsinnretningen 100 bli benyttet med enhver type brønnverktøy 200 som en operatør ønsker å innføre i brønnen 110, manipulere i brønnen 110, frakople fra og senere trekke ut av brønnen 110.

Ved utførelsesformen vist i figur 1 koples øvre adapter 10 til fiskemuffen 40 med gjenger 17.

Imidlertid kan øvre adapter 10 og fiskemuffen 40 også bli tilveiebrakt som en enhetlig komponent. Tilsvarende, ved utførelsesformen vist i figur 1, koples spindelforlenger 20 til nedre spindel 30 med gjenger 32 som i sin tur koples til fjærspindel 60 med gjenger 62 som i sin tur koples til fjærhus 80 med gjenger 82. Imidlertid, ved en alternativ utførelsesform kan to eller flere av spindelforlenger 20, spindel 30, fjærspindel 60 og spindelhus 80 være tilveiebrakt som en eller flere enhetlige komponenter.

Ved sammenstilling blir spindelforlenger 20 og spindel 30 innført på langs i øvre adapter 10 og fiskemuffe 40. Øvre adapter 10 glir til inngrep med spindelforlenger 20 ved flaten 15 mens O-ring pakninger er anordnet der imellom. Spindel 30 og fiskemuffe 40 er konfigurert til å danne en løsbar kopling gjennom samvirke av knaster 35,45 anordnet på hver respektive komponent. Mer detaljert omfatter spindel 30 minst ett sett av knaster 35 anordnet i innbyrdes aksial avstand på en vegg av samme mens fiskemuffen 40 omfatter en sentral åpning 42 i hvilken i det minste ett sett av knaster 45 er anordnet i innbyrdes aksial avstand på en indre vegg. De innvendige og utvendige knaster 35,45 kan enten være innrettet til å samvirke aksialt og danne en løsbar kopling som vist i figur 1 eller gjennom en rotasjon på mindre en 360 grader kan de innvendige og utvendige knaster 35, 45 komme ut av aksial innretning med hverandre for å frigi koplingen mellom fiskemuffe 40 og spindel 30 slik det vil bli beskrevet mer i detalj nedenfor.

Under spindelen 30 er en skyvelås 50 forskyvbart anordnet om fjærspindelen 60 ved flaten 55 og danner en tettende forbindelse med denne. Skyvelåsen 50 er forskjøvet oppover til en låst stilling av en fjær 70 anordnet inne i fjærkammer 75 som er dannet mellom fjærspindel 60 og fjærhus 80. Porter 65strekker seg gjennom veggen av fjærspindelen 60 for å tillate fluid kommunikasjon mellom den langsgående fluidpassasje 90 og fjærkammer 75. Skyvelåsen 50 er konfigurert til å bli re posisjonert i respons til hydraulisk trykk eller en mekanisk kraft påført skyvelåsen 50 av fiskemuffen 40 slik det vil bli beskrevet mer i detalj nedenfor. Ved en annen utførelsesform kan skyvelåsen 50 være konfigurert til å bli elektromekanisk reposisjonert.

Vi viser nå til figur 2. Spindelforlenger 20, spindel 30, skyvelås 50, fjærspindel 60 og fjærhus 80 er vist koplet sammen og med øvre adapter 10 og fiskemuffen 40 fjernet. Spindel 30 kan inkludere ett eller flere sett 38 av utvendige knaster 35 fordelt om omkretsen av spindelen 30. Ved en utførelsesform omfatter spindelen 30 fire (4) sett 38 av utvendige knaster 35 fordelt med 90 graders intervall om omkretsen til spindelen, idet hvert sett 38 omfatter ti (10) aksialt fordelte, utvendige knaster 35.

Figur 3 viser et sidesnitt av øvre adapter 10 og fiskemuffen 40 frakoplet fra de øvrige komponenter av innretningen 100. Fiskemuffen 40 inkluderer en eller flere sett 48 av innvendige knaster 45 fordelt langs omkretsen til fiskemuffen 40. Ved en utførelsesform svarer antall og plassering av de innvendige knaster 45 på fiskemuffen 40 direkte til antall og plassering av de utvendige knaster 35 på spindelen 30 som vist i figur 2 og figur 3. Imidlertid, ved andre utførelsesformer kan det benyttes forskjellig antall av innvendige knaster 45 og utvendige knaster 35, så lenge knastene 45, 35 samvirker under dannelse av en løsbar kopling.

Videre er de innvendige knaster 45 og de utvendige knaster 35 tilpasset til å komme i inngrep med hverandre som vist i figur 1 for å holde vekten under den løsbare kopling. Størrelse og antall av knaster 45, 35 i inngrep og mer spesifikt det totale tverrsnittsareal av inngrep mellom knaster 45, 35 bestemmer størrelsen av vekten som kan holdes av innretning 100. Ved en utførelsesform er fire sett 48, 38 av ti (10) knaster 45, 35 tilveiebrakt på fiskemuffen 40 henholdsvis spindelen 30, idet settene 48, 38 er fordelt med 90 graders intervaller omkring omkretsen. Knastene 45, 35 er omtrent 12 mm brede og 6 mm høye og innretningen 100 er tilpasset til å bære 500 tonn med vekt. Ved å anta samme størrelse av knaster 45, 35 i inngrep med hverandre, vil vekten som kan holdes av innretningen 100 endre seg lineært med mengden av knaster tilveiebrakt. For eksempel hvis utførelsesformen beskrevet ovenfor bare hadde halvparten så mange knaster 45, 35, ville innretningen 100 være i stand til å holde 250 tonn vekt og hvis innretningen hadde dobbelt så mange knaster 45, 35 ville den være i stand til å holde 1000 tonn. Tilsvarende, hvis man antar samme antall knaster 45, 35 i inngrep med hverandre, vil vekten som kan bli holdt av innretningen variere lineært med størrelsen på knastene som er tilveiebrakt. For eksempel hvis utførelsesformen beskrevet ovenfor inkluderte samme antall knaster, men knastene bare var halvparten så store, ville innretningen 100 være i stand til å holde 250 tonn vekt og hvis antallet var det samme, men knastene dobbelt så store, ville innretningen 100 være i stand til å holde 1000 tonn vekt.

Som det best fremgår av figurene 2 og 3 har minst ett sett 38 av utvendige knaster 35 en avsmalnet øvre flate 36 på de øvre, utvendige knaster 35 for å hjelpe til med innretningen av fiskemuffen 40 når den senkes over spindelen 30 for å trekke ut et brønnverktøy 200 fra brønnen 110. Denne avsmalnende, øvre flate 36 svarer til formen på minst en vinklet innrettingstapp 49 på fiskemuffen40. Således styrer samvirket mellom den avsmalnende, øvre flate 36 på den øvre, utvendige knast 35 og den vinklede innrettingstapp 49 fiskemuffen 40 til riktig stilling slik at fiskemuffen 40 kan bli ytterligere senket ned over spindel 30.

Det henvises igjen til figur 2 hvor en utførelsesform av spindelen 30 omfatter én eller flere J-spalter 37 konfigurert til å motta minst én vinklet styretapp 47 på fiskemuffen 40 idet fiskemuffen 40 senkes over spindelen 30. Den nevnte J-spalte er vist delvis dekket av skyvelåsen 50 i figur 2 som best kan ses av figur 6. Samvirket mellom J-spalter 37 og den vinklede styretapp 47 fører til en rotasjon av fiskemuffen på mindre enn 360 grader i en første retning idet den senkes aksialt over den stasjonære spindel 30. Ved utførelsesformene vist her, fører samvirket mellom J-spaltene og den vinklede styretapp 47 til en rotasjon på maksimalt 90 grader for fiskemuffen 40. En slik rotasjon fører til at de innvendige knaster 45 og de utvendige knaster 35 samvirker under dannelse av en løsbar kopling som vist i figur 1. Således virker J-spaltene 37 som styrespor for rotasjon. I tillegg kan J-spaltene 37 omfatte V-formede åpninger 39 svarende til formen på de vinklede styretapper 47 og støtter derved styretappenes 47 inngang i J-spaltene 37. Ved en annen utførelsesform av innretningen 100 har ikke spindelen 30 J-spalter 37. Ved denne utførelsesform blir fiskemuffen 40 senket til en kjent posisjon i forhold til spindelen 30, så som til kontakt med en skulder og deretter blir fiskemuffen40 rotert mindre enn 360 grader i en første retning i forhold til spindelen 30.

Det vises igjen til figur 1 og 2. For å frikople de innvendige knaster 45 fra de utvendige knaster 35, blir en 45 graders rotasjon motsatt den første retning tilført verktøystrengen 5 fra overflaten av

brønnen 110 slik at fiskemuffen derved roteres i forhold til spindelen 30. For å sikre at fiskemuffen 40 ikke blir rotert for langt i forhold til spindelen 30 under fråkopling kan spindelen 30 omfatte en rotasjonsstopp 34 som strekker seg minst to av de utvendige knaster 35 for å virke som en barriere for å hindre de innvendige knaster 45 fra på nytt å komme i inngrep med de utvendige knaster 35.

Figur 9 viser et antall ytterligere trekk av innretningen 100. For eksempel kan spindelforlenger 20 for eksempel være utstyrt med flater 22 for skrunøkler og spindelen 30 kan eventuelt være utstyrt med flater 31 for skrunøkkel for enkel sammenstilling. Videre er spindelforlenger 20, spindel 30,

fjærspindel 60 og fjærhus 80 vist som separate komponenter, men kan i stedet være laget som en eller flere enhetlige komponenter som tidligere omtalt. I tillegg kan spindelen 30 være konstruert med en fres slik at fresespor 33 vil være synlige på spindelen 30 eller spindelen 30 kan være laget som en fast, sylindrisk komponent som vist i figur 2.

Bruk av innførings- og uttrekkingsinnretningen

Figurene 4-9 viser to brukssekvenser av innførings- og uttrekkingsinnretning 100, en innføringssekvens og en uttrekkingssekvens. Spesifikt viser figur 4 innretning 100 i en tilkoplet og låst konfigurasjon for å innføre et brønnverktøy 200 i brønnen 110, mens figurene 5-9 viser brukssekvenser for å manipulere brønnverktøyet 200, deretter kople ut låsingen av innretning 100 og fjerne øvre adapter 10 og fiskemuffen 40 fra brønnen 110. Imidlertid, i motsatt rekkefølge viser figurene 4-9 også at fiskemuffen 0 blir tilkoplet på ny til spindel 30 for å trekke ut brønnverktøy 200 fra brønnen 110.

Det henvises til første brukssekvens idet figur 4 viser innretning 100 i en tilkoplet, låst og vektholdende konfigurasjon. Konkret er de innvendige knaster 45 på fiskemuffen 40 og de utvendige knaster 35 på spindelen 35 vist samvirkende under dannelse av en løsbar kopling og de øvre flater 43 av de innvendige knaster 45 ligger an mot de nedre flater 93 på de utvendige knaster 35 hvilket reflekterer at innretningen 100 holder en vekt. Videre er en styretapp 47 på fiskemuffen 40 vist posisjonert i en J-spalte 37 på spindel 30, og skyvelåsen 50 er i sin øvre, låste stilling hvor den dekker en del av J-spalten 37. Som vist i figur 1 blir skyvelåsen 50 forskjøvet til den låste posisjon i figur 4 med en fjær 70 plassert i et fjærhulrom 75 inne i fjærhus 80. I denne låste stilling hindrer skyvelås50 fråkopling av fiskemuffen 40 fra spindelen 30 under innføring.

Så snart brønnverktøyet 200 er senket ned til ønsket dybde, kan en kraft bli tilført fra overflaten gjennom verktøystreng 5 for å manipulere brønnverktøyet 200. Figur 5 viser innførings- og uttrekkingsinnretning 100 posisjonert til å overføre kraft fra verktøystreng 5 til et brønnverktøy 200 så som for eksempel når en pakning settes mot foringsrøret 115 i brønnen 110. En kraft blir tilført gjennom verktøystrengen 5 slik at fiskemuffen beveger seg nedover i forhold til spindelen 30 inntil de nedre flater av 46 av de innvendige knaster 45 ligger an mot de øvre flater 96 av de utvendige knaster 35 og derved overfører kraft til brønnverktøyet 200. Som vist i figur 5 har styretappen 47 på fiskemuffen 40 beveget seg nedover i J-spalten 37 på spindelen 30, men skyvelåsen 50 er fortsatt forskjøvet opp til sin øvre, låste stilling.

Figurene 6-9 viser sekvensen for å låse opp innretning 100 og rotere fiskemuffen 40 mindre enn 360 grader i en retning motsatt til den første retning i forhold til spindelen 30 for å tillate fjerning av øvre adapter 10 og fiskemuffen 40 fra brønnen 110. Det henvises til figur 6. Etter at ett eller flere brønnverktøy er blitt manipulert og plassert i brønnen 110, kan skyvelåsen 50 bli skjøvet nedover for å låse opp innretning 100 ved å tilføre et differensialtrykk over skyvelåsen 50 mot forskyvingsfjæren 70. Spesifikt, under henvisning til figur 1, siden en tettende kopling 25 er tilveiebrakt mellom øvre adapter 10 og spindelforlenger 20 og det ikke er noe fluid som strømmer gjennom strømningspassasjen 90 i innretning 100, kan et differensialtrykk bli tilført over skyvelåsen 50 mot fjæren 70 ved å sette trykk i brønnens ringrom 120 dannet mellom innretning 100 og foringsrør 115. Når det ikke tilføres trykk til ringrommet 120, ekspanderer fjæren 70 slik at skyvelåsen 50 blir forskjøvet oppover til dens låste stilling. Imidlertid, siden fjørkammer 75 er i fluid kommunikasjon med innretningens strømningspassasje 90 via porter 65 i fjærspindelen 60, så snart trykk blir tilført til ringrommet 120, dannes et differensialtrykk over skyvelåsen 50 som gjør det mulig å overvinne kraften fra fjæren 70 og skyve skyvelåsen ned til dens ulåste stilling vist i figur 6, hvor hele J-spalten er synlig. Således blir skyvelåsen 50 i en utførelsesform forskjøvet som en respons på trykket i ringrommet 120.

Ved en annen utførelsesform kan skyvelåsen 50 bli forskjøvet som respons på et differensialtrykk som dannes ved å tilføre trykk til strømningspassasje 90 i stedet for å tilføre trykk til brønnens ringrom 120. Igjen, siden fjærkammer 75 står i fluid kommunikasjon med strømningspassasjen 90 via porter 65 i fjærspindel 60, ved å sette opp et fluidtrykk i strømningspassasjen 90 dannes et differensialtrykk over skyvelåsen 50 som gjør det mulig for sistnevnte å overvinne kraften fra fjæren 70 slik at skyvelåsen 50 blir forskjøvet ned til den ulåste stilling vist i figur 6. Således blir skyvelåsen 50 i den alternative utførelsesform forskjøvet som respons på et rørtrykk.

Så snart innretning 100 er blitt låst opp og med nedre flate 46 av de innvendige knaster 45 liggende an mot øvre flate 96 på de utvendige knaster 35, kan en motsatt rotasjon bli tilført verktøystrengen 5 slik at øvre adapter 10 og fiskemuffen 40 roteres i en retning motsatt til den første retning i forhold til spindelen 30. Rotasjonen vil være mindre enn 360 grader og i de viste utførelsesformer hvor fire (4) samvirkende sett av knaster 38,48 er anordnet med 90 graders innbyrdes forskyvning rundt omkretsen, vil rotasjonen være 45 grader. Som vist i figur 7, idet denne 45 graders motsatte rotasjon blir tilført går de innvendige knaster 45 ut av inngrep fra og ut av innretning etter de utvendige knaster 35 til en frakoplet stilling. Videre, når den motsatte rotasjon blir tilført, vil rotasjonsstoppen 34 sørge for en barriere som hindrer ny tilkopling av de innvendige knaster 45 mot de utvendige knaster 35.

Således i forskjellige utførelsesformer inkluderer innførings- og uttrekkingsinnretning 100 forskjellige sikkerhetselementer. For det første, for å hindre utilsiktet fråkopling av innretning 100 kreves det tre forskjellige operasjoner for å frakople fiskemuffen 40 fra spindelen 30 i innføringssekvensen. Spesifikt må operatøren gi slakk i forhold til vekt, det vil si tilføre en nedover rettet kraft på fiskemuffen40 gjennom verktøystreng 5 for å bevege fiskemuffen 40 fra posisjonen vist i figur 4 hvor innretning 100 holder vekt til posisjonen vist i figur 5 hvor den nedre flate 46 av de innvendige knaster 45 ligger an mot den øvre flate 96 på de utvendige knaster 35. Deretter må et adekvat differensialtrykk bli tilført over skyvelåsen 50 mot fjæren 70 slik at skyvelåsen beveger seg nedover til den ulåste stilling vist i figur 6. Endelig må det tilføres et dreiemoment gjennom verktøystrengen 5 for å rotere øvre adapter 10 og fiskemuffen 40 med 45 grader i en retning motsatt til den første retning i forhold til spindelen 30 for at de innvendige knaster 45 skal gå ut av inngrep med de utvendige knaster 35 som vist i figur 7. Således kreves det både en nedover rettet kraft på fiskemuffen 40 og etablering av trykk i ringrommet 120 for å låse opp innretning 100, samt at det kreves et dreiemoment for å bevirke en 45 graders rotasjon av fiskemuffen 40 i forhold til

spindelen 30.

Et annet element av sikkerhet er rotasjonsstoppen 34 som strekker seg mellom minst to av de utvendige knaster 35. Som tidligere nevnt vil et dreiemoment bli tilført fiskemuffen 40 via verktøystrengen 5 for å bevirke den 45 graders motsatte rotasjon som kreves for å frakople fiskemuffen 40 fra spindelen 30. Rotasjonsstoppen 34 virker som en barriere for å hindre overrotasjon slik at innvendige knaster 45 ikke kan komme i nytt inngrep med utvendige knaster 35 når man ønsker å kople fra.

Så snart fiskemuffen 40 er frakoplet spindelen 30 kan øvre adapter 10 og fikemuffen 40 bli fjernet fra de øvrige komponenter av innretningen 100 som vist i figur 8. Etter at øvre adapter 10 og fiskemuffen 40 er blitt fjernet, er spindelforlenger 20, spindel 30, skyvelås 50 fjærspindel 60, fjæren 70 og fjærhuset 80 fortsatt koplet til brønnverktøyet 200 inne i brønnen 110, som vist i figur 9.

Figur 4-9 viser i motsatt rekkefølge også uttrekkingssekvensen for innretning 100 hvor øvre adapter 10 og fiskemuffen på nytt blir ført inn i brønnen 110 for på nytt å bli tilkoplet spindelen 30 for å trekke ut brønnverktøy 200 fra brønnen 110. Viv iser nå til figur 9 hvor spindelforlenger 20, spindel 30, skyvelås 50, fjærspindel 60, fjæren 70 og fjærhuset 80 er vist tilkoplet brønnverktøy 200 inne i brønnen 110. Skyvelåsen 50 er forskjøvet oppover og dekker J-spalten i respons fra fjærkraften som påføres fra fjæren 70 etter at trykket ble sluppet opp i brønnens ringrom 120.

Vi viser nå til figur 8 hvor øvre adapter 10 og fiskemuffen 40 blir senket ned over spindelforlenger 20 og spindel 30, idet den vinklede innrettingstapp 49 på fiskemuffen 40 vil komme i kontakt med øvre, avsmalnende flate 36 på de utvendige knaster 35 på spindelen 30. Denne innrettingen vil bevirke fiskemuffen 40 å rotere til hensiktsmessig innretting med spindelen 30 slik at settene 48 av innvendige knaster 45 vil passe mellom settene 38 av utvendige knaster 35 idet fiskemuffen 40 fortsetter å bevege seg nedover. Således vil øvre, avsmalnende flate 36 på de utvendige knaster 35 samvirke med vinklene på innrettingstapp 49 til hensiktsmessig innretting av fiskemuffen 40 i forhold til spindelen 30, uavhengig av stillingen til fiskemuffen 40 når den føres inn i brønnen 110.

Videre, i henhold til en utførelsesform har innrettingstappen 49 en lengde på langs som er større enn avstanden mellom to av knastene 35 på spindelen 30. Derfor, siden innrettingstappen 49 ikke får plass mellom to knaster 35 på spindelen 30, kan ikke fiskemuffen 40 og spindelen 30 etablere bare en delvis tilkopling. I stedet må fiskemuffen senkes helt ned over spindelen 30 slik at når fiskemuffen 40 blir rotert for å danne en løsbar kopling, kommer settene 48 av knaster 45 på fiskemuffen 40 og settene 38 av knaster 35 på spindelen 30 i fullt inngrep med hverandre og den vinklede innrettingstapp 49 er posisjonert nedenfor den nedre spindelknast 35.

Vi henviser nå til figur 7 hvor fiskemuffen 40 fortsetter å bli senket i forhold til spindel 30 idet den vinklede styretapp 47 vil strekke seg inn i J-spalten 37 via den V-formede åpning 39 mens den mekanisk er i kontakt med en avsmalnende, øvre flate 52 på skyvelås 50 og derved tvinger skyvelåsen 50 ned til dens ulåste stilling mot kraften fra fjæren 70. Således, når fiskemuffen på nytt blir tilkoplet spindelen 30, kreves det ikke at det tilføres trykk til brønnens ringrom 120 eller til strømningspassasjen 90 for at skyvelåsen 50 skal beveges seg nedover mot kraften av fjæren 70. I stedet kreves det bare en mekanisk kraft på den vinklede styretapp 47, hvilken kraft virker mot den vinklede, øvre flate 52 av skyvelåsen 50. Ved en alternativ utførelsesform kan skyvelåsen 50 bli satt i bevegelse elektromekanisk, så som ved bruk av en motor nede i brønnen for å trekke tilbake skyvelåsen i respons av for eksempel en utløst kontakt.

Idet fiskemuffen fortsetter å bevege seg nedover i aksial retning vil styretappen 47 traversere J-spalten 37 og den vinklede form på J-spalten 37 vil derved bevirke en maksimalt 90 graders rotasjon av fiskemuffen i den første retning. Som vist i figur 6, idet styretappen 47 beveger seg mot laveste punkt av J-spalten 37 blir de innvendige knaster 45 på fiskemuffen 40 rotert til inngrep med de utvendige knaster 35 på spindelen 30. Så snart styretappen 47 ikke lenger i inngrep med skyvelåsen og mekanisk skyver den nedover, vil skyvelåsen returnere til sin øvre, låste posisjon vist i figur 5, som følge av kraften den blir påvirket med av fjæren 70.

Innretningen 100 er nå på nytt tilkoplet og låst slik at det minst ene brønnverktøy 200 kan bli trukket ut av brønnen 110. Når innretningen er i den konfigurasjon som er vist i figur 5, kan brønnverktøyet bli frigitt fra foringsrøret 115 og derved overføre vekt til de samvirkene knaster 45 og 35 i inngrep med hverandre. Dette gjør det mulig for fiskemuffen 40 å bli hevet i forhold til spindelen 30 slik at øvre flate 43 på de innvendige knaster 45 kommer til anlegg mot nedre flate 93 på de utvendige knaster 35 som vist i figur 4. Fortsatt under henvisning til figur 4, når innretning 100 er i en vektholdende posisjon er styretappen 47 i en utførelsesform posisjonert inne i en vertikal del av J-spalten 37 slik at styretappen 47 ikke bærer noen vekt. Det er således ikke påkrevd at styretappen 47 har samme styrke som knastene 35,45. Som vist i figur 4 er den tilkoplede, låste og vektholdende innretning 100 konfigurert til å trekke ut brønnverktøyet 200 fra brønnen 110.

Således omfatter innførings- og uttrekkingsinnretning 100 en løsbar, vektholdende kopling via samvirkende knaster 35, 45 i innbyrdes inngrep, hvilke knaster kan være utformet for å bære store vekter, så som for eksempel 500 tonn. Videre støtter innretning 100 enkel fråkopling fra et brønnverktøy så som ved operasjon fra en offshore, flytende plattformrigg, siden knastene 35, 45 kan bli innbyrdes frakoplet gjennom en 45 graders rotasjon av fiskemuffen 40 i forhold til spindelen30 i en retning motsatt til den første rotasjon. Når knastene 35, 45 på nytt blir brakt i innbyrdes inngrep, kan en rotasjon på 45 grader i den første retning bli bevirket automatisk med en styretapp 47 som samvirker med en J-spalte 37. Innretningen 100 kan videre omfatte flere sikkerhetselementer så som en skyvelås 50 som krever flere tiltak for å bli åpnet når innretningen er i innføringsstilling hvorved utilsiktet fråkopling unngås. En innrettingstapp 49 med lengde som hindrer en delvis tilkopling av knastene 45 på fiskemuffen 40 og knastene 35 på spindelen 30, og en rotasjonsstopp 34 som hindrer utilsiktet ny tilkopling under fråkopling av fiskemuffen 40 fra spindelen 30, kan også inngå.

Den forutgående beskrivelse av spesifikke utførelsesformer av innførings- og uttrekkingsinnretning 100 og systemet og fremgangsmåten for å innføre og trekke ut ett eller flere brønnverktøy 200 fra brønnen 110, er utelukkende gitt for illustrasjon og beskrivelse og er ikke ment å være uttømmende eller å begrense oppfinnelsen til disse utførelsesformer. Mange andre modifikasjoner og variasjoner er mulige. Spesielt kan den spesifikke type og mengde av komponenter som innretning 100 består av, variere. For eksempel kan et større eller mindre antall av samvirkende knaster 35,45 i innbyrdes inngrep, med samme totale areal i inngrep, bli benyttet til å holde en gitt mengde vekt. Videre er den øvre, avsmalnende knastflate 36, den vinklede styretapp 47, den vinklede innrettingstapp 49, de V-formede åpninger 39, J-spaltene37 og skyvelåsen 50 alle sammen ikke-obligatoriske trekk ved innretningen 100.

Det er omtalt et antall utførelsesformer av innførings- og uttrekkingsinnretning 100, men ytterligere modifikasjoner kan gjøres av en person med vanlig kunnskap på fagområdet innen rammen av oppfinnelsen som definert av de følgende patentkrav.

Claims (28)

1. Innførings- og uttrekkingsinnretning (100) for et brønnverktøy (200) omfattende et første sett av knaster (35) anordnet på en første komponent av innretningen koplet til en verktøystreng (5) og et andre sett av knaster (45) anordnet på en andre komponent av innretningen (100) koplet til et brønnverktøy (200),karakterisert vedat første sett av knaster (35) samvirker med det andre sett av knaster (45) i en tilkoplet stilling, og en forskyvbar låsemekanisme (50) idet den forskyvbare mekanisme sikrer knastenes (35,45) interaksjon i den tilkoplede stilling og idet låsemekanismen (50) er løsbar hydraulisk, mekanisk, elektromekanisk eller en kombinasjon derav.

2. Innretning i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat det første sett av knaster (35) kommer i inngrep med det andre sett av knaster (45) for å kunne holde en vekt i den tilkoplede stilling.

3. Innretning i samsvar med patentkrav 2,karakterisert vedat det totale tverrsnittsareal av inngrep mellom første (35) og andre sett av knaster (45) bestemmer den maksimale vekt som kan holdes.

4. Innretning i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat en relativ rotasjon mellom den første komponent og den andre komponent beveger innretningen (100) mellom den tilkoplede stilling og en frakoplet stilling hvor den første komponent kan fjernes fra den andre komponent.

5. Innretning i samsvar med patentkrav 4,karakterisert vedat den relative rotasjon omfatter mindre enn 360 graders rotasjon.

6. Innretning i samsvar med patentkrav 4,karakterisert vedvidere å omfatte en styretapp (47) på den første komponent innrettet til å samvirke med en styrespalte (37) på den andre komponent for å bevirke relativ rotasjon idet den første komponent senkes i forhold til den andre komponent i den frakoplede stilling.

7. Innretning i samsvar med patentkrav 4,karakterisert vedogså å omfatte en innretningstapp (49) på den første komponent til passet til å samvirke med minst én knast av det andre sett av knaster (45) for å innrette den første komponent og den andre komponent for relativ rotasjon mellom de to idet første komponent senkes i forhold til andre komponent i den frakoplede stilling.

8. Innretning i samsvar med patentkrav 7,karakterisert vedat innretningstappen (49) er konfigurert til å sikre fullt samvirke mellom det første sett av knaster og det andre sett av knaster i den tilkoplede stilling.

9. Innretning i samsvar med patentkrav 4,karakterisert vedat videre å omfatte en rotasjonsstopp (34) for å hindre overrotasjon når innretningen beveges mellom den tilkoplede stilling og den frakoplede stilling.

10. Innretning i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat den forskyvbare låsemekanismen (50) sikrer knastenes (35,45) interaksjon i den tilkoblede stilling, og idet låsemekanismen (50) er forskjøvet til en låst stilling med en fjær (70).

11. Innretning i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat den forskyvbare låsemekanismen (50) er tilpasset til å støtte rotasjon mellom den første komponent og den andre komponent.

12. Innretning i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat den andre komponent er tilpasset til å forbli tilkoplet til et brønnverktøy (200) i en brønn (110).

13. Fremgangsmåte for å innføre i det minste ett brønnverktøy (200) i en brønn (110) omfattende å danne en løsbar koping mellom en fiskemuffe (40) festet til en verktøystreng (5) og en spindel (30) festet til minst ett brønnverktøy (200),karakterisert vedat å innføre det minst ene brønnverktøy (200) i brønnen (110) med verktøystrengen (5), å manipulere det minst ene brønnverktøy (200) i brønnen (110), å løsne en forskyvbar låsemekanisme (50) for å tillate rotasjon mellom fiskemuffen (40) og spindelen (30), samt å rotere fiskemuffen (40) mindre enn 360 grader i forhold til spindelen (30) for å løsne koplingen mellom de to.

14. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 13,karakterisert vedat etablering av den løsbare kopling omfatter å bevirke knastene (45) på fiskemuffen (40) å samvirke med knastene (35) på spindelen (30).

15. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 13,karakterisert vedvidere å omfatte å la knastene (45) på fiskemuffen (40) komme i inngrep med knastene (35) på spindelen (30) for å holde en vekt under den løsbare kopling.

16. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 13,karakterisert vedvidere å omfatte å sikre fullt samvirke mellom knastene (45) på fiskemuffen (40) og knastene (35) på spindelen (30).

17. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 13,karakterisert vedat løsning av låsemekanismen (50) omfatter å tilføre trykk til brønnen (110) eller til verktøystrengen (5).

18. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 17,karakterisert vedat løsning av låsemekanismen (50) også omfatter å tilføre kraft til verktøystrengen (5).

19. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 13,karakterisert vedvidere å omfatte å fjerne fiskemuffen (40) fra brønnen (110) med verktøystrengen (5) og etterlate spindelen (30) festet til det minst ene brønnverktøy (200) inne i brønnen (110).

20. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 19,karakterisert vedvidere å omfatte å trekke ut det minst ene brønnverktøy (200) fra brønnen (110), omfattende å senke fiskemuffen (40) ned i brønnen (110) med verktøystrengen (5), å innrette fiskemuffen (40) med spindelen (30) for innbyrdes rotasjon, å frigi en forskyvbar låsemekanisme (50), å rotere fiskemuffen (40) mindre enn 360 grader i forhold til spindelen (30) for å reetablere den løsbare kopling mellom de to, samt å trekke ut det minst ene brønnverktøy (200) fra brønnen (110) med verktøystrengen (5).

21. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 20,karakterisert vedat fiskemuffen (40) blir bevirket å rotere i forhold til spindelen (30) ved å ved å bevege fiskemuffen (40) aksialt nedover over spindelen (30).

22. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 20,karakterisert vedat fiskemuffen (40) blir bevirket å innrette seg etter spindelen (30) ved å bevege fiskemuffen (40) aksialt nedover over spindelen (30).

23. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 20,karakterisert vedat løsning av låsemekanismen (50) omfatter å tilføre låsemekanismen en mekanisk kraft, en hydraulisk kraft, en elektromekanisk kraft eller en kombinasjon av slike krefter.

24. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 20,karakterisert vedvidere å omfatte å reengasjere låsemekanismen (50) etter å ha reetablert den løsbare kopling.

25. Innførings- og uttrekkingsinnretning i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedå omfatte en spindel med det første sett av knaster og en fiskemuffe med en sentral åpning som avgrenser en vegg med et andre sett av knaster anordnet på veggen, idet åpningen er tilpasset til å motta spindelen samt idet første sett av knaster og andre sett av knaster samvirker til å danne en løsbar kopling.

26. Innretning i samsvar med patentkrav 25,karakterisert vedat første sett av knaster og andre sett av knaster går i inngrep med hverandre for å holde en vekt under den løsbare kopling.

27. Innretning i samsvar med patentkrav 25,karakterisert vedat første sett av knaster og andre sett av knaster kan tilkoples og frakoples med mindre enn 360 graders relativ rotasjon mellom spindelen og fiskemuffen.

28. Innretning i samsvar med patentkrav 27,karakterisert vedat første og andre sett av knaster er tilpasset til å samvirke med en J-spalte på spindelen for å bevirke relativ rotasjon idet fiskemuffen senkes aksialt ned over spindelen.