NO341047B1 - Trykkorienteringssvivelarrangement samt fremgangsmåte for å orientere et brønnhullsverktøy - Google Patents

Description

BAKGRUNN

[0001]I hydrokarbonutvinningsindustrien er borehull boret for å gi adkomst til hydrokarbonbærende formasjoner for formålet med å utvinne målfluider som kan være fluidgassen, oljen eller en kombinasjon av fluider. Idet tradisjonelle borehull ble boret vesentlig vertikalt og derfor kunne orientering av en bunnhullssammen-stilling være relativt nøyaktig fulgt ved å følge orienteringen av strengen ved overflaten, orientering i meget avvikende eller horisontale brønner som er mer vanlig i dag er vanskelig, og nøyaktighet er begrenset. Dette er delvis på grunn av frik-sjonsfaktorene som påtreffes etter som en streng på flere tusen fot er drevet inn i lavsideborehullsveggen. På grunn av at det er vanskelig å måle friksjonen hele veien opp strengen, er det vanskelig å bestemme kreftene som virker på strengen og påvirker virkelig orientering nede i hullet i forhold til synlig orientering ved overflaten.

[0002]Å være i stand til nøyaktig å bestemme orientering i brønnhullsmiljøet leg-ger til rette for mange operasjonsmessige interesser. Derfor er fagområdet alltid mottakelig for nye fremgangsmåter og apparater som forbedrer eller muliggjør orientering i brønnhullsmiljøet.

[0003]US 7147060 B2 omtaler en fremgangsmåte og system for å installere en orientert ledningsseksjon i en brønnboring med en vesentlig ikke-vertikal akse. Systemet kan omfatte innretning for å innføre en ledning i brønnboringen hvori ledningen omfatter en seksjon for å orienteres, innretning for å påføre i brønnbor-ingen en roterende kraft til seksjonen som skal orienteres hvorved det fremkom-mer en orientert seksjon og innretning for å feste ledninger i brønnboringen. En instrumentledningsseksjon er også fremskaffet for orientering i en brønnboring med en vesentlig ikke-vertikal akse. En fremgangsmåte er fremskaffet for å an-vende et verktøy i en brønnboring og fremgangsmåten omfatter å innføre et for-ingsrør i brønnboringen, orientere foringsrøret i brønnboringen hvori et orientert foringsrør er dannet, innføring av verktøyet i det orienterte foringsrøret og orientering av verktøyet i det orienterte foringsrøret.

[0004]US 7467672 B2 omtaler et orienteringsapparat som innbefatter i det minste et huselement konfigurert for å kople med en borestreng. En aktuator er anbrakt på innsiden av i det minste et huselement, en dyse koplet til aktuatoren, en momentgenerator koplet til aktuatoren og som forløper aksialt nedover gjennom det i det minste ene hus, hvori momentgeneratoren er konfigurert for å rotere i en første retning ettersom den beveger seg nedover. En spindel er koplet til momentgeneratoren og en slagjusteringsanordning i det minste delvis anbrakt i en øvre ende av spindelen, hvori rotasjon i den første retning forårsakes av en økning i differensialtrykk.

SAMMENFATNING

[0005]Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et trykkorienteringssvivelarrangement, kjennetegnet ved at det omfatter: et hus;

en fjærkompresjonsspindel innen huset;

en fjær anordnet omkring fjærkompresjonsspindelen;

en vektsammenstilling roterbart opplagret i huset for å muliggjøre at vektsammenstillingen orienterer seg til tyngdekraft før den blir festet innen huset;

en boltadapter roterbart opplagret innen huset og reagerende sammenkoblbar med vektsammenstillingen for å motta et vridningsmoment fra vektsammenstillingen for å orientere boltadapteren til en forhåndsinnstilt posisjon i forhold til tyngdekraft gjennom interaksjon med vektsammenstillingen.

[0006]Foretrukne utførelsesformer av arrangementet er videre utdypet i kravene 2, 3 og 4.

[0007]Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås også ved en fremgangsmåte for å orientere et brønnhullsverktøy, kjennetegnet ved at den omfatter: gravitasjonsmessig orientering av en vektsammenstilling; sammenkobling av en boltadapter med den tyngdekraftorienterte vektsammenstillingen; indusering av rotasjon i boltadapteren med vektsammenstillingen uten reorientering av vekten fra dens gravitasjonsorienterte posisjon.

[0008]Foretrukne utførelsesformer av fremgangsmåten er videre utdypet i kravene 6, 7 og 8.

[0009]Et trykkorienteringssvivelarrangement innbefattende en vektsammenstilling og en boltadapter reagerende sammenkoblbar med vektsammenstillingen for å orientere boltadapteren til vektsammenstillingen.

[0010]Et trykkorienteringssvivelarrangement innbefatter et hus, en fjærkompresjonsspindel innen huset, en fjær anbrakt omkring fjærkompresjonsspindelen, en vektsammenstilling roterbart opplagret i huset, og en boltadapter roterbart opplagret innen huset og reagerende sammenkoblbar med vektsammenstillingen for å motta et vridningsmoment fra vektsammenstillingen.

[0011]En fremgangsmåte for å orientere et brønnhullsverktøy innbefattende gravitasjonsmessig orientering av en vektsammenstilling, sammenkobling av en boltadapter og innføring av rotasjon i boltadapteren med vektsammenstillingen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0012]Nå med referanse til tegningene hvori like elementer er nummerert likt i de mange figurer;

[0013]Figur 1 er et tverrsnittriss av en utførelse av et trykkorienteringssvivelarrangement i en ikke-aktuert posisjon;

[0014]Figur 2 er et tverrsnittriss av en utførelse av et trykkorienteringssvivelarrangement i en aktuell posisjon;

[0015]Figur 3 er et perspektivriss av en vektsammenstilling til arrangementet;

[0016]Figur 4 er et perspektivriss av en girring av arrangementet;

[0017]Figur 5 er et perspektivriss av en boltadapter til arrangementet.

DETALJERT BESKRIVELSE

[0018]Med referanse til figur 1 og 2, er en ikke-aktuert posisjon og en aktuert posisjon henholdsvis av en utførelse av et trykkorienterings svivelarrangement 10 illustrert. En sammenligning av lokaliseringene av forskjellige komponenter til arrangementet i de to figurer vil sørge for en oversikt for den følgende beskrivelse av de individuelle komponenter og deres interaksjoner.

[0019]Med referanse til figur 1, og ved å starte ved en opphullsende av arrangementet (venstre side av figuren som per konvensjon) kan en toppovergang 12 ses. Toppovergangen 12 erfastfestet til etfjærhus 14 ved en gjengeforbindelse 16. Toppovergangen 12 innbefatter en innsideoverflate 18 som danner det ytterste området av en fluidbane 20 gjennom hvilket trykksatt fluid er påført arrangement 10 når aktuering derav er ønsket. Videre innbefatter toppovergangen 12 en fordyp-ning 22 respektivt til en tetning som en o-ring (ikke spesifikt vist i målestokk, og ikke nødvendig å gjøre på grunn av kunnskap innen fagområdet). Glidbart anbrakt innsideoverflaten 18 er en tetningshylse 24.

[0020]Tetningshylsen 24 er festet ved en nedhullsende derav til en fjærkompresjonsspindel 26 ved et sammenkoblingspunkt 28. Tetningshylsen 24 tilveiebringer en fjærskulder 30 på hvilken en opphullsende 32 til en fjær 34 hviler under aktuering av arrangementet 10. En brønnhullsende 36 til fjæren 34 hviler mot en bus-hing 38 eller annen overflate som er i stand til å opplagre fjæren 34 når den er under kompresjon under aktuering av arrangementet.

[0021]Tilstøtende bushingen 38 og gjennom fjærhuset 14 er en eller flere fluid-fortrengningsbaner 40 (to vist) innen hver av hvilke er et filtermateriale 42 i en utførelse av arrangementet 10. Denne foranstaltning sørger for at fluid beveger seg inn eller ut av arrangement idet arrangementet er aktuert eller frigjort fra den aktuerte posisjon for å unngå potensiale for hydraulisk låsing eller forhindring av bevegelse av komponenten til arrangementet 10 på grunn av hydrauliske krefter skapt av fluidet i arrangementet.

[0022]Nedhulls for fjærhuset 14 og fast festet dertil er en forlengelseshylse 44. Forlengelseshylsen opplagrer en bolt 48 tilpasset for rotasjonsmessig styring av en girring 72. Innen forlengelseshylsen 44 er en vektsammenstilling 50 opplagret på fjærkompresjonsspindelen 26 ved lager 46 og lager 52. Mellom lagrene 46 og 52 er vektsammenstilling balansert aksialt for å fremme relativ friksjonsfri rotasjonsbevegelse innen arrangementet 10. Dette er nyttig egenskap for arrangementet fordi det ligger til rette for selvorientering av vektsammenstillingen 50. Orientering av vektsammenstillingen 50 er viktig for funksjonen av arrangementet 10. Videre tilrettelegges konstruksjonen av vektsammenstillingen 50 operasjon av arrangementet 10. Med referanse til figur 3 er et forstørret riss av vektsammenstillingen 50 fremskaffet for klarhet av dens konstruksjon. Vektsammenstillingen omfatter en holder 52, en vekt 54, en nøkket 56 og en orienteringsvridningsmoment-produsent 58. Det vil forstås fra figuren at vekten 54 strekker seg, i denne utfør-else, omkring halvparten av holderen. Formålet med vekten er å bevirke at vektsammenstillingen 50 orienterer seg selv i forhold til tyngdekraft. I en horisontal eller høyt avviket brønn sikrer dette at en operatør kan stole på en riktig orientering av i det minste en komponent i brønnboringen. På grunn av at orienteringen av vektsammenstillingen 50 er kjent, kan en ønsket orientering av en annen komponent av arrangementet 10 innstilles ved å benytte vektsammenstillingen 50 som den kjente. Vektsammenstillingen roterer seg selv kun og derfor lider ikke av ulempene med tidligere kjente anordninger som har forsøkt å benytte en forskjøvet vekt for å orientere måleverktøy. Vektsammenstillingen som omtalt heri har iste-den en total masse som er vesentlig konsentrert i vekten 54 og derfor kun en meget liten prosent i holderen 52 og nøkkelen 56.

[0023]Det er viktig at vektsammenstillingen også viser en orienteringsvridnings-momentprodusent 58 som fungerer for å orientere annen komponent av arrangementet 10 til vektsammenstillingen 50. Det er denne funksjon som tillater en ope-ratør å innstille en ønsket orientering av denne separate komponent. Komponenten er en boltadapter 70 identifisert i figur 1, 2 og 5. På grunn av at vektsammenstillingen vil finne tyngdekraften og boltadapteren vil orientere seg til vektsammenstillingen, vil et spesifikt posisjonert verktøy festet til boltadapteren 70 ha en kjent orientering når arrangementet er aktuert.

[0024]Med referanse tilbake til figurer 1 og 2, er ytterligere komponenter av arrangementet 10 identifisert for å bedre klarheten for omtalen vedrørende aktueringen av arrangementet. En girring 72 er posisjonert ved en nedhullsende av forlengelseshylsen 44 og er boltet på plass rotasjonsmessig ved bolt 48. Referanse til figur 4 klargjør konstruksjonen av girring 72 innbefattende flertall av girtenner 74 og innføringsramper 76 for å hjelpe til å tilrettelegge inngrep med denne av nøk-kelen 56 for å forhindre rotasjonsbevegelse av vektsammenstillingen når sammen-stillingen er koblet med girringen 72. Forhindring av rotasjonsbevegelse av vektsammenstillingen betyr at all vridningsmomentproduksjonsegenskapen til oriente-ringsvridningsmomentprodusent 58, i denne utførelse et spiralprofil, er tilgjengelig for å vende røradapteren 70. Røradapteren roterer innen et boltadapterhus 78 som i seg selv er forbundet til forlengelseshylsen 44 ved en stoppehylse 80. Boltadapteren 70, i denne utførelse er opplagret innen huset 78 ved et radial type lager 82 og et trykklager 84. En tetning 86 er fremskaffet mellom boltadapter 70 og fjærkompresjonsspindelen 26 for å tette arrangementet og å fungere med tetning 22 for trykkbasert operasjon.

[0025]Ved en nedhullsende av arrangementet 10 (figur 1, 2 og 5) er en boltadap-terhale 88 som viser en orienteringsindikator slik som et spor 90 som alltid vil være i en posisjon motsatt til tyngdekraften når arrangementet er aktuert på grunn av interaksjonen mellom boltadapter 70 og vektsammenstillingen 50, som oppstår ved vridningsmomentprodusent 58 til sammenstilling 50 og et komplementært pro-fil 92 i denne utførelse. Sporet tillater således en operatør å forbinde et verktøy ved en spesifikk ønsket orientering i brønnboringen. Et slikt verktøy er, som illustrert her, en perforeringsdyseovergang 94 med dysemottakere 96. Det vil selv-følgelig forstås at ethvert verktøy kan være festet til boltadapteren som ønskes eller påkrevet for en spesiell anvendelse.

[0026]Under operasjon er arrangementet 10 sammenstilt ved overflaten med et

verktøy 94 orientert til sporet 90 slik at verktøyet vil ha den endelig ønskede orientering i brønnboringen når arrangementet når et måldybde og oppnår den aktuerte posisjonen. Arrangementet er så ført inn i hullet inntil det når målstedet. Trykk på-ført banen 20 virker på arrangementet for å presse et antall av dets komponenter i nedhullssetningen. Disse er tetningshylsen 24, fjærkompresjonsspindelen 26 og vektsammenstillingen 50. Fjæren 34 er komprimert av fjærskulder 30 til tetningshylse 24 under denne operasjonen. Siden tyngdekraftbasert orientering av vektsammenstillingen 50 allerede har oppstått, siden den er kontinuerlig inntil inngrep med nøkkelen 56 med girringen 72 bevirker nedhullsbevegelse av vektsammenstillingen inngrepet av nøkkelen 56 mellom et par av tenner til girringen 72. Siden girringen i seg selv er begrenset for rotasjonsbevegelse av bolten 48, vil vektsammenstillingen nå også være forhindret fra å bevege seg rotasjonsmessig. Det skal bemerkes at en reduksjon i trykk på arrangementet 10 vil tillate nøkkelen 56 å fri-gjøre seg fra girringen og derved gjenopprette rotasjonsbevegelse for vektsammenstillingen under virkning av fjæren 34 men også vil en gjentrykksetting gjen-koble nøkkelen 56 med girringen. Dette kan repeteres etter ønske. Det er viktig, og som angitt ovenfor, at girringen opprettholder vektsammenstillingen rotasjonsmessig betyr at ved ytterligere trykk basert nedhullsbevegelse av vektsammenstillingen og inngrep med vridningsmomentprodusenten 58 med en boltadapter 70, er alt det genererte vridningsmomentet overført til boltadapteren 70. Vridningsmoment i størrelsesorden på omkring 70 fot pund kan være generert i en utførelse herav ved anvendelsen av 345 bar (5 000 psi).

Claims (8)

1. Trykkorienteringssvivelarrangement (10), karakterisert vedat det omfatter: et hus (78); en fjærkompresjonsspindel (26) innen huset (78); en fjær (34) anordnet omkring fjærkompresjonsspindelen (26); en vektsammenstilling (50) roterbart opplagret i huset (78) for å muliggjøre at vektsammenstillingen (50) orienterer seg til tyngdekraft før den blir festet innen huset (78); en boltadapter (70) roterbart opplagret innen huset (78) og reagerende sammenkoblbar med vektsammenstillingen (50) for å motta et vridningsmoment fra vektsammenstillingen (50) for å orientere boltadapteren (70) til en forhåndsinnstilt posisjon i forhold til tyngdekraft gjennom interaksjon med vektsammenstillingen (50).

2. Arrangement (10) som angitt i krav 1, karakterisert vedat boltadapteren (70) videre innbefatter en vridningsmomentprodusent (58).

3. Arrangement (10) som angitt i krav 2, karakterisert vedat vridningsmomentprodusenten (58) er et spiralprofil.

4. Arrangement (10) som angitt i krav 2, karakterisert vedat boltadapteren (70) sammenkopler vektsammenstillingen (50) ved vridningsmomentprodusenten (58).

5. Fremgangsmåte for å orientere et brønnhullsverktøy, karakterisert vedat den omfatter: gravitasjonsmessig orientering av en vektsammenstilling (50); sammenkobling av en boltadapter (70) med den tyngdekraftorienterte vektsammenstillingen (50); indusering av rotasjon i boltadapteren (70) med vektsammenstillingen (50) uten reorientering av vekten fra dens gravitasjonsorienterte posisjon.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert vedat sammenkoblingen omfatter trykksetting opp på vektsammenstillingen (50).

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter kopling av en nøkkel (56) til vektsammenstillingen (50) med en rotasjonsmessig forhindret girring (72) før sammenkobling av boltadapteren (70).

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter festing av et separat verktøy til boltadapteren (70) i en valgt orientering i forhold til en orienteringsindikator til boltadapteren (70).