NO341094B1 - Nedihullsverktøy med c-ring lukkende sete - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Den foreliggende oppfinnelse vedrører nedihullsverktøy som er tilpasset til å motta en kule eller et annet lukningsorgan for å sørge for økningen i fluidtrykk over lukningsorganet som er plassert på setet inne i verktøyet, hvilket aktuerer komponenter i verktøyet. Mer bestemt vedrører den foreliggende oppfinnelse en for-lengingsrørhenger-sammenstilling for å henge et forlengingsrør i en brønn, og et relativt enkelt og svært pålitelig lukningsorgansete som tillater en kule å pålitelig passere forbi setet etter at ønskede verktøyoperasjoner er fullført.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Forskjellige typer av nedihullsverktøy er tilpasset til å benytte en økning i fluidtrykk for å aktuere komponenter i verktøyet. Pakningssetteverktøy, multilateralverktøy og forlengingsrørhengere er ytterligere eksempler på nedihullsverktøy som er avhengig av en økning i fluidtrykk over et lukningsorgan som er plassert på setet for å aktuere verktøyet.

Enkelte verktøy benytter spenn-fingre som et kulesete, slik at spenn-fingrene forflyttes fra den sammentrukkede posisjon til en ekspandert posisjon for å tillate kulen å falle gjennom det ekspanderte kulesete. Forskjellige problemer med denne design kan opptre når spenn-fingrene svikter i korrekt tetting og ikke tillater at trykk bygges opp slik at spenn-fingrene kan bevege seg nedover og la kulen falle gjennom setet. Et annet problem med denne type av ekspanderbart kulesete er at brønn-boringsfluider passerer forbi spenn-fingrene, hvilket eroderer fingrene og er tilbøyelig til å forårsake at kulesetet svikter. En kulesete-design med spenn-fingre kan også svikte i å tette korrekt og ikke tillate at trykk bygges opp slik at spenn-fingrene fri-gjøres for å la kulen passere gjennom setet. US-patenter 4,828,037, 4,923,938 og 5,244,044 er eksempler på patenter som beskriver ekspanderbare kuleseter.

US-patent 5,553,672 offfentliggjør en annen design for å sette en kule på et sete. Denne design er avhengig av en roterende kuleventil, slik at i én posisjon er det et lite hull i ventilen som virker som kulesetet. En liten kule lander på det lille hull, og trykk påføres på verktøyet. Trykk påføres for å rotere kulen, hvilket tillater at den lille kulen faller. Denne design er komplisert med mange deler og komponenter som kan forårsake svikt.

US-patent 6,131,662 omhandler fremgangsmåter for komplettering av brønner ved bruk av et posisjoneringsapparat for borehullsutstyr.

US-patent 5,960,879 vedrører metoder for komplettering av en undergrunns-brønn.

US-patent 6,681,860 offentliggjør et ettergivende kulesete. Kvalitetskontroll for det ekspanderbare område kan være vanskelig, og det kan være at det ekspanderbare kulesete ikke gir etter når det er tilsiktet. Materialstyring er også viktig, siden de ekspanderbare områder ekspanderer ved et visst trykk. Ekspanderbare kuleseter frigjør således ikke alltid kulen på en pålitelig måte ved et forhåndsvalgt trykk. I enkelte situasjoner kan trykk som brukes til å frigjøre kulen fra det øvre sete generere en full kraft som er tilstrekkelig til å la kulen passere gjennom det nedre sete, hvilket deretter gjør det upraktisk ytterligere å operere verktøyet. Høyt trykk som påføres på kulefrigjøringssystemet kan også skade verktøyet eller skade huden i nedihulls-formasjonen.

US-patent 6,866,100 offentliggjør et mekanisk ekspanderende kulesete som benytter rørmanipulasjon av en borestreng etter at forlengingsrør-hengeren er satt for å åpne setet og frigjøre kulen. Dette systemet frigjør kulen mekanisk istedenfor å bruke fluidtrykk. Designen som offentliggjøres i dette patent er komplisert, og man må utligne trykket over kulesetet før mekanisk manipulering av borestrengen for å frigjøre kulen.

Ulempene ved den kjente teknikk overvinnes ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse, og et forbedret nedihullsverktøy med et C-ring-lukningsorgansete for mottaking av en kule eller et annet lukningsorgan, blir heretter offentliggjort.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Hovedtrekkene ved den foreliggende oppfinnelse fremgår av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. I henhold til en utførelse inkluderer en forlengingsrørhenger-sammenstilling som inkluderer en verktøystamme som bæres fra en kjørestreng, en holdekile-sammenstilling for setting av holdekiler for inngrep med foringsrøret og for å bære forlengingsrør-hengeren fra foringsrøret, og en frigjøringsmekanisme for frigjøring av den satte forlengingsrørhenger fra partier av verktøyet som returneres til overflaten. Forlengingsrørhenger-sammenstillingen omfatter videre et ekspanderbart C-ringsete som er posisjonert omkring et sentralt strømningsløp i verktøyet for å danne sete for lukningsorganet. C-ringen holdes initialt på plass i en øvre posisjon ved hjelp av en radialt utenforliggende holder. En tetning er anordnet ovenfor C-ringen for tetting mot kulen eller det annet lukningsorgan når det er plassert på C-ringen. Et frigjørings-organ, så som en skjærpinne, frigjør C-ringen for aksial bevegelse som respons på et forhåndsbestemt fluidtrykk over kulen. Et utvidet C-ring-mottakende hulrom er tilveiebrakt for mottaking av en ekspandert C-ring når den frigjøres av frigjøringsorganet, hvilket frigjør lukningsorganet fra C-ringen. De ønskede forlengingsrørhenger-operasjoner kan utføres med økende fluidtrykk som styres av operatøren ved overflaten. Kulen eller det annet lukningsorgan kan frigjøres ved fullføring av de ønskede verktøyoperasjoner. I en annen utførelse kan C-ringsetet og frigjøringsorganet være anordnet i andre nedihullsverktøy, inkludert en produksjonspakning, et nedihulls sette-verktøy eller et multilateralverktøy.

I en annen utførelse, er forlengingsrørhenger-sammenstillingen som er omtalt ovenfor, forsynt med en ekspanderbar C-ring og og tetning for tetting med lukningsorganet når det er posisjonert på C-ringen. Et skjærpinne-frigjøringsorgan behøver ikke å være tilveiebrakt, og operatøren kan isteden selektivt ta opp arbeidsstrengen, hvilket løfter en hylseformet holder som holder i pinner som virker som stopp for å holde C-ringen i en aksialt mellomliggende posisjon. Oppoverrettet bevegelse av holderen tillater således C-ringen å ekspandere til sin ekspanderte posisjon innenfor et hulrom med utvidet nedre diameter, hvilket frigjør kulen. En lignende sammenstilling kan brukes i andre nedihullsverktøy for å aktivere verktøykomponenter som respons på et varierende trykknivå inne i verktøyet, inkludert én eller flere produk-sjonspakninger, et nedihulls setteverktøy, eller et multilateral-verktøy.

Disse og ytterligere trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil klart fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse, hvor det vises til figurene på led-sagende tegninger.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Figurene 1A til 1G illustrerer sekvensielt de primære komponenter i et egnet forlengingsrørhenger-setteverktøy. Fig. 2 illustrerer i nærmere detalj et riss ovenfra av C-ringsete-delsammenstillingen som er vist på fig. 1B. Fig. 3 er et tverrsnittsriss av C-ringsete-delsammenstillingen som er vist på fig. 2. Fig. 4 viser C-ringsetet forflyttet nedover, hvilket tillater C-ringen å ekspandere og frigjøre kulen. Fig. 5 viser en annen C-ringsete-delsammenstilling inne i forlengings-rørhengersammenstillingen som er vist på fig. 1D. Fig. 6 illustrerer en kule som er landet på setet som er vist på fig. 5, og setet forflyttet nedover til en mellomliggende posisjon som respons på fluidtrykk over kulen. Fig. 7 illustrerer et parti av setteverktøyet forflyttet oppover for å fjerne en holder som hindret flerheten av pinner til å bevege seg radialt utover, hvilket senker C-ringen til en ekspandert posisjon for å frigjøre kulen. Fig. 8 offentliggjør en alternativ teknikk for frigjøring av kulen fra kulesetet.

BESKRIVELSE AV DE ILLUSTRERTE UTFØRELSER

Fig. 1, som består av figurene 1A-1G, illustrerer en utførelse av et forlengings-rør-hengerverktøy 100 med to C-ringsete-delsammenstillinger som hver for seg danner sete for et lukningsorgan i en forlengingsrørhenger-applikasjon. En øvre C-ringsete-delsammenstilling 110 er vist på fig. 1B, og en nedre C-ringsete-delsammenstilling 170 er vist på fig. 1D. I tillegg til komponenter som er forbundet med å plassere lukningsorganet på setet og å frigjøre det, inkluderer de primære

komponenter i forlengingsrørhenger-setteverktøyet 100 som er vist på fig. 1 en sette-verktøytilknytnings-låsemekanisme 80 (fig.1A), en holdekilefrigjørings-sammenstilling som driftsmessig er responsiv for den øvre C-ringsete-sammenstilling 110, paknings-setteknaster 180 (fig. 1C), en forlengingsrørhenger-frigjøringssammenstilling som

driftsmessig er responsiv for den nedre C-ringsete-sammenstilling (fig. 1D), en sementeringsbøssing 130 (fig. 1E) og en kuleavleder 140 og pluggfrigjørings-sammenstilling 150 (fig. 1G). Fig. 1E illustrerer pakningen 122 og fig. 1F illustrerer holdekilesammenstillingen 120, som ikke er del av setteverktøyet som hentes opp til overflaten, og som forblir nede i hullet sammen med det satte forlengingsrør. C-ringsete-delsammenstillingene som er offentliggjort mer fullstendig nedenfor brukes i forlengingsrørhengersetteverktøyet for å aktivere holdekilesammenstillingen ved bruk av et øvre C-ring-kulesete, og for separat å aktivere en forlengingsrørhenger-

frigjøringssammenstilling ved bruk av et nedre C-ring-kulesete. Den funksjon som dekkes av hvert C-ring-kulesete vil således variere med de verktøysfunksjoner som blir aktivert, og trykknivåene og sekvenseringen av verktøyet.

For å henge av et forlengingsrør, blir setteverktøyet 100 initialt innfestet til den nedre ende av en arbeidsstreng og løsbart forbundet til forlengingsrør-hengeren, hvorfra forlengingsrøret henges opp for å senkes inn i borehullet under det tidligere satte foringsrør eller forlengingsrør C.

En tilknytningsmottaker 102, som vist på fig. 1A bæres omkring setteverktøyet 100. Den øvre ende av tilknytningsmottakeren 102 sørger for, ved uttak av sette-verktøyet, at en foringsrørtilknytning (ikke vist) deretter kan strekke seg fra den øvre ende til overflaten. Verktøyet 100 inkluderer en sentral stamme 104, som kan omfatte flere sammenbundne seksjoner, med en sentral boring 106 i stammen. Den nedre ende av tilknytningsmottakeren 102 er forbundet til pakningselementskyverhylsen 121, som vist på fig. 1E, hvis funksjon blir beskrevet i forbindelse med settingen av pakningselementet 122 omkring en øvre konus 124, så vel som setting av holdekilene 126 omkring en nedre konus 128 (se fig. 1 F).

Setteverktøyet 100 inkluderer også en sementeringsbøssing 130 (se fig. 1E) og en kuleavleder 140 (se fig. 1G) ved den nedre ende av setteverktøyet. Semente-ringsbøssingen 130 tilveiebringer en opphentbar tetning som kan settes inn på ny mellom setteverktøyet 100 og forlengingsrørhenger-sammenstillingen for fluidsirkulasjonsformål. Ved inkorporering av et aksialt bevegelig glatt rør 132 (som funksjonelt kan være en forlengelse av stammen 104), kan setteverktøyet beveges aksialt i forhold til komponenter for å forbli i brønnen uten å bryte tetningen som er tilveiebrakt av sementeringsbøssingen 130.

Fig. 1A illustrerer også en tilknytnings-låsemekanisme 80. En splittring 82 låser tilknytningen 102 til setteverktøystammen 104. Tilknytnings-låsemekanismen hindrer for tidlig aktuering av verktøyet når det kjøres inn i brønnen. Låsemekanismen 80 låser opp tilknytningen 102 for å tillate holdekilene 126 å bli satt. Mer bestemt hindres holdekilene 126 i å bli satt for tidlig når verktøyet 100 kjøres inn i brønnboringen ved hjelp av tilknytningslåsemekanismen 80, som gripende går i inngrep med den øvre ende av tilknytningen 102 for å forhindre dens oppoverrettede bevegelse før setting av holdekilene.

Verktøyaktuator-delsammenstillingen 110, som er vist på fig. 1B, brukes til å frigjøre forlengingsrørhenger-holdekilene for setting, og inkluderer en hylse 112 som er anordnet inne i og aksialt bevegelig i forhold til setteverktøystammen 104. Hylsen 112 holdes i sin øvre posisjon ved hjelp av skjærpinner 114. Et C-ring-kulesete 116 bæres på hylsen 112. En tetning 115 er tilveiebrakt for tetting mot kulen som er plassert på setet. En kule 118 kan således slippes fra overflaten inn i setteverktøyets boring 106 og på setet 116. En økning i fluidtrykk inne i stammen 104 over kulen som er plassert på setet vil skjære over pinnene 114 og senke kulesetet 116 og hylsen 112 til en nedre posisjon i boringen i setteverktøyet, eksempelvis mot stoppskulderen 108. Så snart delsammenstillingen er senket, kan fluidtrykk passere gjennom porter 166 for å få et stempel til å slå og dermed frigjøre holdekilene for setting.

Stempelhylsen 160 er anordnet omkring og er aksialt bevegelig i forhold til stammen 104. En øvre tetningsring 162 er anordnet omkring en mindre utvendig diameter av setteverktøyets stamme enn den nedre tetningsring 164 er, for å danne et ringformet trykk-kammer mellom dem for å løfte tilknytningsmottakeren 102 fra den posisjon som er vist på fig. 1B til en øvre posisjon for setting av holdekilene eller holdekilesegmentene 126. Porter 166 som er tildannet i setteverktøyets stamme 104 forbinder setteverktøyets boring med det omgivende trykk-kammer så snart setet 116 og hylsen 112 er senket. En økning i trykk gjennom portene 166 vil heve stempelhylsen 160. Oppoverrettet bevegelse av stempelhylsen 160 forårsaker at dens øvre ende hever tilknytningsmottakeren 102, og også hever holdekilene 126.

Holdekilesammenstillingen 120, som er vist på fig. 1 F, utgjøres av bueformde holdekilesegmenter 126 som er mottatt inne i langs omkretsen med innbyrdes avstand anordnede utsparinger i holdekilelegeme-hylsen omkring den nedre ende av forlengingsrørhengeren og i umiddelbar nærhet av den nedre konus 128. Hvert holde-kilesegment 126 inkluderer en relativt lang avsmalnende bueformet holdekile som har tenner 127 på sin utside og en bueformet konusoverflate 125 montert på sin innside for glidende inngrep med den nedre konus 128. Når tre langs omkretsen med innbyrdes avstand anordnede holdekilesegmenter brukes, kan hver av tre utsparinger inkludere et spor i hver side. Alternativt kan en C-holdekile i ett stykke brukes til å erstatte holdekilesegmentene. Tennene 127 er tilpasset til å bite inn i foringsrøret C når forlengingsrørets vekt påføres på holdekilen. Holdekilene 126 er således bevegelige vertikalt mellom en nedre inntrukket posisjon, hvor deres utven dige tenner 127 har avstand fra foringsrøret C, og en øvre posisjon, hvor holdekilene 126 har beveget seg vertikalt over konusen 128 og inn i inngrep med foringsrøret C. Figurene 1E og 1F viser relasjonen til både pakningselementet 122 og de langs omkretsen med innbyrdes avstand anordnede holdekiler 126 omkring de øvre 124, henholdsvis nedre 128 konuser. Det ringformede pakningselement 122 er anordnet omkring en nedover-utvidet øvre konus 124 under skyverhylsen 121. Pakningselementet 122 er opprinnelig av en omkrets hvor dets utvendige diameter er redusert og således har en avstand fra foringsrøret C. Pakningselementet 122 er imidlertid ekspanderbart når det skyves nedover over konusen 124 for å tette mot foringsrøret. Fig. 1E illustrerer også sementeringsbøssingen 130. Sementeringsbøssingen tilveiebringer en opphentbar tetning som kan settes inn på ny mellom setteverktøyet og foringsrørhengeren for fluidsirkulasjonsformål. Sementeringsbøssingen 130 samvirker med det glatte rør 132 for å tillate aksial bevegelse uten å bryte den tetning som er tilveiebrakt av sementeringsbøssingen. Stammen 104 av det frigjorte sette-verktøy kan brukes til å heve sementeringsbøssingen 130 for å forårsake at knastene 132 beveger seg inn og låses opp fra forlengingsrørhengeren. Forlengingsrør-hengeren 70 er vist med en ringformet not 72 for mottaking av knastene 132. Semen-teringsbøssingen 130 tetter mellom en radialt utenforliggende forlengingsrør-sette-adapter av forlengingsrørhengeren og en radialt innenforliggende setteverktøy-stamme.

En sperrehakering 136 er også vist på fig. 1E. Denne sperrehakeringen gjør at pakningselementet 122 kan skyves nedover over den øvre konus 124, og låser deretter pakningselementet i dens satte posisjon.

Pakningselementet 122 kan settes ved bruk av en fjærforspent skyver-C-ring 180 (se fig. 1C), som, når den beveges oppover ut av tilknytningsmottakeren 102, vil bli tvunget til en ekspandert posisjon for inngrep med toppen av tilknytningsmottakeren. Det frigjorte setteverktøy kan tas opp inntil pakningssettedelsammen-stillingen er fjernet fra toppen av en tilknytningsmottaker, slik at skyver-C-ringen 180 heves til en posisjon over toppen av tilknytningsmottakeren og ekspanderes utover. Når pakningssette-sammenstillingen er i denne ekspanderte posisjon, kan vekt slakkes av ved å bringe skyver-C-ringen 180 i inngrep med toppen av tilknytningen 102, hvilket deretter forårsaker at pakningselementet 122 begynner sin nedover rettede tettingssekvens. Når vekt settes ned, overfører den ekspanderte skyver-C-ring 180 denne nedoverrettede kraft gjennom tilknytningsmottakeren 102 til skyverhylsen 121, og deretter pakningselementet 122 (se fig. 1E). Denne vekten aktiverer også en tetningsring 182 (se fig. 1C) mellom pakningssette-sammenstillingen og tilknytningsmottakeren for å hjelpe til ved setting av pakningselementet med assistanse fra ringromstrykk. Det nedre parti av fig. 1C illustrerer det øvre parti av en clutch 185 som er festet med splines til den utvendige diameter av setteverktøyets stamme 104 for å overføre dreiemoment samtidig som man tillater aksial bevegelse mellom clutchen og stammen. Det sentrale parti av clutchen 185 er vist på fig. 1D, og kan bevege seg som respons på forbelastningsfjæren 184.

Første gang pakningssette-sammenstillingen beveges ut av setteverktøyet for mottakeren med polert boring, kan en tur-ring sneppe til en radialt ytre posisjon. Når pakningssette-sammenstillingen deretter på ny settes inn i mottakeren med polert boring, vil tur-ringen komme i inngrep med toppen av mottakeren med polert boring, og pakningssette-C-ringen posisjoneres inne i mottakeren med polert boring. Når nedsettingskraft påføres vil tur-ringen bevege seg aksialt innover på grunn av kam-virkning. Hele pakningssette-sammenstillingen kan således tenkes for å bunne ut på et nedre parti av sette-adapteren før igangsetting av sementeringsoperasjonen. Neste gang pakningssette-sammenstillingen heves ut av mottakeren med polert boring, vil den radialt ytre forbelastningskraft på C-ringen forårsak at C-ringen kommer i inngrep med toppen av tiknytningen. Ytterligere detaljer vedrørende pakningssette-sammenstillingen er offentliggjort i US-patent 6,739,398.

Pakningselementet 122 kan være av en konstruksjon som beskrevet i US-patent nr. 4,757,860, omfattende et indre metall-legeme til å gli over konusen og ringformede flenser eller ribber som strekke seg utover fra legemet for inngrep med foringsrøret. Ringer av fjærende tetningsmateriale kan være montert mellom slike ribber. Tetningslegemene kan være dannet av et materiale som har betydelig elasti-sitet for å spenne over ringrommet mellom forlengingsrørhengeren og foringsrøret C.

C-ringsete-delsammenstillingen 170, som vist på fig. 1D, kan være anordnet under den øvre C-ringsete-delsammenstilling 110 som er vist på fig. 1B. Den nedre C-ringsete-delsammenstillingen 170 er fastholdt inne i setteverktøyets boring ved hjelp av skjærpinner 172. Hylsen 174 bærer således setet 176. Kulen 118 vil, når den frigjøres fra det øvre sete, lande på det nedre sete 176. Så snart kulen er plassert på

setet, kan det forhåndsbestemte trykk påføres på skjærpinner 172 og bevege kulesetet 176 og hylsen 174 nedover for å avdekke portene 173. Høyere fluidtrykk kan deretter påføres for å forårsake at stempelhylsen 177 beveger seg oppover og dermed løsgjør setteverktøyet fra den faste forlengingsrørhenger. Sammenstillingen 170 frigjør resten av verktøyet for opphenting til overflaten fra det sette-forlengingsrør. Ved heving av det indre stempel 177, kan setteverktøyet heves fra den satte for-lengingsrørhenger, men før setting av pakningen, hvilket frigjør kulen og tillater sirkulasjon av sement nedover gjennom verktøyet og oppover inne i ringrommet mellom verktøyet og foringsrøret. Fig. 1D illustrerer også et hydrostatisk balanse-stempel 175 for balansering av fluidtrykk over tetningen 193 for å øke høy pålitelighet for operasjonen av hylsen 174. Mer bestemt, stempelet 175 kan pumpes oppover med i hovedsak atmosfærisk trykk før kjøring av verktøyet i brønnen. Ettersom verktøyet senkes i brønnen og hydrostatisk trykk øker, vil det økte trykk over stempelet 173 bli balansert av et i hovedsak identisk trykk nedenfor stempelet 173, og således er trykket i hulrommet mellom stempelet 173 og 174, hvilket resulterer i en nedoverrettet bevegelse av stempelet 173 for å utligne trykk. Tetninger 193 over og under porten 173 utsettes således for hovedsakelig det samme fluidtrykk på begge sider av tetningene, hvilket forbedrer operasjonen av hylsen 174. Fig. 1D illustrerer en splittring 178 for å gripe forlengingsrørhengeren 70. Splittringen kan beveges radialt til en posisjon slik at den kan trekke seg sammen radialt innover, hvilket frigjør setteverktøyet fra forlengingsrørhengeren. Fig. 1G illustrerer et nedre parti av verktøyet, inkludert en kuleavleder 140 og en forlengingsrørskrapeplugg-frigjøringssammentilling 150. Sammenstillingen 150 erstatter behovet for skjærskruer for å fastholde forlengingsrør-skrapepluggen til setteverktøyet. Pluggholderen som er vist på fig. 1G ligner funksjonelt pluggfri-gjørings-sammenstillingen som er offentliggjort i US-patent 6,712,152. Verktøy-komponenter og operasjoner som det her ikke er redegjort for i detalj, kan funksjonelt være like de komponenter og personer som drøftes i US-patent 6,681,860.

Etter aktivering av den nedre C-ringsete-delsammenstilling 170, kan opera-tøren løfte opp verktøyet for å la kulen passere gjennom setet 176. Et fall i trykk vil vise at kulen har passert gjennom kulesetet, hvilket tillater at sirkulasjon gjennom kjørestrengen fortsetter, og at kulen blir pumpet nedover inn i kuleavlederen. Fluider sirkuleres deretter gjennom verktøyet i påvente av sementfortrengning. Sement injiseres deretter gjennom setteverktøyet, og nedpumpingsplugger følger sementen og forlengingsrør-skrapepluggen for å danne en barriere mot den tidligere fortrengte sement og fortrengningsfluidet.

Det vises nå til figurene 2 og 3, idet den øvre C-ringsete-delsammenstilling som funksjonerer som en verktøyaktuator for setting av holdekilene er vist i nærmere detalj. Hylsen 112 inkluderer et ringformet spor i én eller flere langs omkretsen med innbyrdes avstand anordnede spor 113 som hver er for å motta en respektiv skjærpinne 114, som vist på fig. 1B. Én eller flere utvendige tetninger 115 på legemet 112 er tilveiebrakt for tettende inngrep med den innvendige vegg i stammen 104. En tetning 117 er anordnet på innsiden av hylsen 112 for tetting mot kulen eller et annet lukningsorgan når det er plassert på setet på C-ringen 116. En tetning kan alternativt bæres på selve lukningsorganet, eller på en annen komponent. Legemet 112 kan være tildannet i to deler, som er forbundet ved hjelp av gjenger 118.

Så snart kulen har landet på C-ringen 116, tettes den med hylsen 112 ved hjelp av tetningen 117. Operatøren kan deretter øke fluidtrykk i boringen over kulen som er plassert på setet, inntil skjærpinnen 114 frigjør delsammenstillingen til å bevege seg som et stempel inntil den nedre ende av legemet kommer i inngrep med stoppskulderen 108, som vist på fig. 1B. Når den er i denne posisjon, blir C-ringen 116, som hadde blitt holdt på plass i sin komprimerte posisjon av den innvendige overflate av stammen som virker som en C-ring-holder, frigjort til en nedre ekspandert posisjon når den kommer inn i boringen 107 med større diameter over stopp-overflaten 108. Frigjøring av C-ringen 116 til dens normalt avlastede og ekspanderte posisjon tillater således kulen å falle gjennom C-ringen. Fig. 4 viser delsammenstillingen i den nedre posisjon hvor C-ringen har blitt ekspandert for å frigjøre kulen.

C-ringen 116, som vist på fig. 2, har en flerhet av radialt utoverragende fremspring 119 som hver passerer gjennom langs omkretsen med innbyrdes avstand anordnede spor i legemet 112. Den utvendige overflate av fremspringene 119 er i inngrep med den innvendige vegg av stammen 104 for å holde serien på plass i sin komprimerte posisjon før overskjæring av pinnene 114. For å opprettholde korrekt innretting av C-ringen inne i boringen i stammen, kan C-ringen være delt ved en lokalisering for ett av disse fremspring 119, slik at hver ende av C-ringen, så vel som mellomliggende partier mellom disse ender, har et fremspring til inngrep med boringen i stammen.

En betydelig fordel ved C-ringsete-mekanismene som vises på fig. 1B og 1D er at ethvert ønsket fluidtrykk, eksempelvis fra flere hundre til flere tusen psi, kan brukes til pålitelig å utføre én eller flere verktøyoperasjoner, eksempelvis frigjøring av holdekilene for setting, eller frigjøring av den satte forlengingsrørhenger fra sette-verktøyet. I mange tilfeller er høye fluidtrykk ønsket for enkelte verktøyoperasjoner for å øke deres effektivitet, eller for å sørge for aktivering ved trykk over andre verktøyoperasjon-aktiveringstrykk. Så snart disse operasjoner er fullført, kan et relativt lavt fluidtrykk brukes til å la kulen passerer gjennom det ekspanderte C-ringsete. Siden kulefrigjøringsoperasjonen utføres ved et lavt trykk, og valgfritt et trykk som er mindre enn, og i mange tilfeller betydelig mindre enn, det ene eller de flere verktøyoperasjonstrykk, er det mindre sannsynlighet for å skade huden til én eller flere nedihullsformasjoner under operasjonen med frigjøring av kulen.

Fig. 5 viser i nærmere detalj C-ringsetet 176 som generelt er vist på fig. 1D montert inne i boringen i setteverktøyets stamme 104. Den nedre C-ringsete-delsammenstilling 170 virker som en verktøyaktuator for frigjøring av verktøyet fra det satte forlengingsrør, som forklart ovenfor. Hylsen 174 inkluderer et par av elastome-riske tetninger som ligner tetningene 115 som er vist på fig. 3. I denne applikasjon har hylsen 174 et aksialt forlenget nedre parti 154, med sin nedre ende forbundet til endestykket 158. En radialt ytre hylse 155 inkluderer et ringformet radialt ytre fremspring 156 derpå. En flerhet av langs omkretsen med innbyrdes avstand anordnede pinner 157 er montert i aperturer som er anordnet i stammen 104, og er radialt bevegelige i forhold til denne.

Når de er i den øvre posisjon som vist på fig. 5, opprettholder skjærpinnene 172 hele delsammenstillingen i den øvre posisjon. Så snart kulen lander på setet 176 og trykk øker over kulen som er plassert på setet, vil det økte fluidtrykk skjære over pinnene 172, hvilket beveger delsammenstillingen nedover til en mellomliggende posisjon, som vist på fig. 6, hvor omkretsfremspringet 156 er i inngrep med pinnene 157, som virker som stopp for å forebygge ytterligere nedoverrettet bevegelse av delsammenstillingen.

Med hylsen forflyttet til den mellomliggende posisjon som er vist på fig. 6, tillater aperturer 173 i stammen 104 i umiddelbar nærhet av skjærpinnene 172 at fluid strømmer radialt utenfor stammen 104, og til et arbeidsstempel 177. Så snart verktøyet er aktivert, heves stempelet 177, hvilket hever holderen 159 som er forsynt med spor, som er forbundet til den nedre ende av stempelet 177. Dette tillater at C-ringen 178 faller sammen radialt innover for å frigjøre setteverktøyet fra det satte for-lengingsrør, og før setting av pakningen 122. Verktøyet kan deretter løftes oppover for å sørge for at det løsgjøres fra den satte forlengingsrørhenger.

Under antakelse av at den funksjon som dekkes ved løfting av stempelet 177 er den siste verktøyfunksjon som skal utføres, kan kulen flyttes fra verktøyet som følger. Den innvendige diameter til toppen av forlengingsrørhengeren 70 virker som en holder for å holde pinnene 157 radialt innover i posisjonen på fig. 6. For denne utførelse er holderen således del av forlengingsrørhengeren. Setteverktøyet og den nedre ytre hylse 168 blir deretter trukket oppover til en posisjon for å tillate at pinnene 157 er ovenfor og fri av holderen, slik at pinnene kan bevege seg ut og frigjøre kule-hylsen 174, hvilket resulterer i frigjøringen av kulen. Fig. 7 viser løfting av hele verktøyet oppover i forhold til den satte forlengingsrørhenger. Pinnene 157 vil bevege seg radialt utover og frigjøre fremspringene 156 til passering under pinnene 157. Denne virkning beveger også C-ringen 176 til en nedre posisjon inne i boringen 166 med utvidet diameter i stammen 104, slik at C-ringen 176 kan ekspanderes for å la kulen passere forbi C-ringen, som vist på fig. 7.

Forskjellige andre komponenter enn pinner kan brukes for radial utoverrettet bevegelse og dermed frigjøring av lukningsorgansetet til å bevege seg inne i boringen 166 med utvidet diameter og således ekspandere utover for å frigjøre kulen. Radialt bevegelige knaster eller knapper kan alternativt brukes, eller denne funksjon kan betjenes av en C-ring. Et parti av forlengingsrørhengeren 70 kan således virke som en holder for å holde pinnene 157 radialt innover, som vist på fig. 6, slik at sette-verktøyet kan trekkes oppover for å heve pinnene over den øvre ende av forlengings-rørhengeren. Andre utførelser av en passende holder kan inkludere spor eller vinduer for å tillate pinnene å bevege seg radialt utover. Denne aksiale bevegelse mellom pinnene og holderen kan også oppnås ved overflaten enten ved heving eller senking av setteverktøyet. For andre applikasjoner kan det være tilveiebrakt en nedihulls aktuator, så som en hydraulisk aktuator, for på en styrt måte å trykke ned en komponent aksialt i forhold til en annen for å tillate pinnene å bevege seg radialt utover. Den aksiale bevegelse av pinnene 157 i forhold til holderen tillater således at lukningsorgansetet frigjør kulen.

Fig. 8 offentliggjør en alternativ mekanisme som vil tillate avgivelse av kulen fra setteverktøyet for å gjenvinne sirkulasjon i det tilfelle at operatøren ikke kan fri-gjøre setteverktøyet fra forlengingsrørhengeren. Hvis setteverktøyfrigjørings-mekanismen ikke funksjonerer, tillater mekanismen på fig. 8 at kulen avgis ved å øke fluidtrykk over den satte kule for å skjære over pinnene 195 og 196, hvilket frigjør hylsen 174 til å bevege seg nedover og avgi kulen når C-ringen ekspanderer inn i den større boring 166. Verktøyet og forlengingsrørhengeren kan da hentes opp fra brønnen.

Den operasjonelle mekanisme på fig. 8 tillater også verktøyoperasjon hvis pinnene 157 er hindret i å bevege seg radialt utover. For eksempel kan avfall i forskjellige passasjer i setteverktøyet hindre pinnene i å bevege seg utover. I dette tilfelle inkluderer en alternativ operasjonell mekanisme for frigjøring av kulen fra setet 176 bruk av et skjærorgan, så som pinner 195 og 196, som vist på fig. 7, som binder sammen det nedre parti 154 av hylsen 174 og hylsen 155 radialt utenfor hylsen 154. Som vist på fig. 8, en økning i fluidtrykk over den satte kule forårsaker at pinnene 195 og 196 skjæres over, slik at hylsen 154 faller, og tillater C-ringen 176 å ekspandere inn i hulrommet med større diameter.

For å redusere sannsynligheten for at en kule som er avgitt av en øvre setesammenstilling vil lande på og utilsiktet passere gjennom en nedre setesammenstilling, kan den nedre setesammenstilling inkludere to eller flere sett av skjærpinner 195, 196 med innbyrdes aksial avstand mellom setehylsen 154 og hylsen 155 med det radialt ytre fremspring 156. Hver av de nedre skjærpinner 195 kan være tettsluttende posisjonert inne i et hull som er anordnet i hylsen 174, mens de øvre skjærpinner 196 er posisjonert inne i et vertikalt spor 197 inne i den samme hylse. En kule som landes på setet 176 mens det er posisjonert som vist på fig. 6, kan først forårsake avskjæring av de nedre skjærpinner 195. Begrenset nedoverrettet bevegelse av hylsen 174 i forhold til hylsen 155 kan skje inntil de øvre skjærpinner treffer den øvre ende av det respektive spor 197. På grunn av den energi som absorberes ved avskjæring av de nedre skjærpinner, blir de øvre skjærpinner ikke skåret over når de nedre pinner skjæres over, hvilket hindrer verktøyet i feilaktig å aktuere eller la kulen passere gjennom det nedre sete. De øvre skjærpinner kan ha hovedsakelig det samme konstruksjonstrykk som de nedre skjærpinner, og vil skjæres over ved det ønskede trykknivå.

I posisjonen på fig. 6, kan fluidtrykk således økes over kulen som er plassert på setet, slik at pinnene 195, 196 skjæres over, hvilket frigjør ringen 176 og hylsen 174 til å bevege seg nedover i forhold til hylsen 155 og stammen 104. Dette tillater deretter at delsammenstillingen faller til sin nederste posisjon, som vist på fig. 8, slik at kulen frigjøres fra setet 176.

De som har fagkunnskap innen teknikken bør forstå at den øvre C-ringsete-delsammenstilling 110, som er vist på fig. 1B, kan brukes i et forlengingsrørhenger-setteverktøy for å sette holdekilene, og at den nedre C-ring-setedelsammenstilling som er vist på fig. 1D kan brukes til å frigjøre setteverktøyet fra den satte forlengings-rørhenger, idet begge C-ring-sammestillinger samvirker med en enkelt kule. I en alternativ utførelse kan den øvre C-ringsete-sammenstilling alene, eller kun den nedre C-ring-delsammenstilling alene, brukes til å operere forlengingsrørhenger-verktøyet, enten fordi holdekilene er satt på annen måte eller sammenstillingen på annen måte er frigjort fra forlengingsrørhengeren, eller fordi en enkelt C-ringkulesete-delsammenstilling kan brukes til både å sette holdekilene og deretter frigjøre verktøyet fra det satte forlengingsrør. I det førstnevnte tilfelle kan holdekilene settes ved hjelp av en alternativ mekanisme som ikke benytter økt trykk i boringen i verktøyet til å aktuere verktøyet, og C-ringsete-delsammenstillingen kan brukes til å frigjøre setteverktøyet fra den satte sammenstilling. I et annet alternativ kan sette-verktøyet frigjøres fra den satte forlengingsrørhenger ved hjelp av den mekanisme som ikke involverer en økning i fluidtrykk i verktøyet, og C-ringsete-delsammenstillingen kan således brukes til kun å sette holdekiler. I en annen alternativ utførelse kan begge operasjoner utføres ved hjelp av den samme C-ringsete-delsammenstilling. Et bredt spekter av fluidtrykk er således tilgjengelige for sikker og pålitelig å utføre forskjellige operasjoner ved forskjellige fluidtrykk. Det kan tilveiebringes en enkelt mekanisme, siden relativt lave trykk kan brukes til å sette holdekilene og deretter pålitelig bevege C-ringen til en posisjon hvor den kan ekspandere inne i setteverktøyets stamme og dermed frigjøre kulen. For eksempel kan et fluidtrykk på 6,895 MPa brukes til å sette holdekilene, mens et fluidtrykk på 13,790 MPa kan brukes til å frigjøre setteverktøyet fra den satte forlengingsrørhenger, deretter frigjøre kulen. To eller flere stempler kan således aktueres for å utføre de ønskede operasjoner på verktøyet, og forskjellige fluidtrykknivåer og åpning for trykk til de forskjellige stempler kan brukes til å utføre doble eller multiple operasjoner med et verktøy. Tilveiebringelse av en forholdsvis lavt kulefrigjøringstrykk reduserer sannsynligheten for at høyt formasjonstrykk skader huden til formasjonen, hvilket øker hydrokarbonutvinningen.

Selv om en passende lokalisering for den øvre C-ringsete-delsammenstilling og den nedre C-ringsete-delsammenstilling er vist på fig. 1, kan delsammen-stillingene være posisjonert forskjellig i et annet forlengingsrørhenger-setteverktøy, inkludert ett med primære komponenter av sammenstillingen. Hvis en enkelt C-ringsete-delsammenstilling brukes i en forlengingsrørhenger, kan sammenstillingen være posisjonert for åpning av trykk til to forskjellige stempler som aktuerer verktøyet, eksempelvis holdekile-settesammenstillingen og forlengingsrørhenger-frigjøringssammenstillingen. C-ringsete-delsammenstillingen kan være posisjonert ved en hvilken som helst lokalisering i verktøyet som tilveiebringer en sentral boring gjennom verktøyet og åpning for trykk til stemplene.

I andre applikasjoner kan C-ringsete-delsammenstillingen brukes til gjennom-føring av andre nedihullsoperasjoner enn de som involverer en forlengingsrørhenger, inkludert verktøy som er involvert i pakningssetteoperasjoner eller multilateralopera-sjoner, produksjonsrør/foringsrør-hengersetteverktøy, undersjøiske frakoplings-verktøy, nedihulls støtbølgeventiler, kulefrigjøringsrørdeler, hydrauliske frakoplings-verktøy og forskjellige typer av nedihulls setteverktøy. I hver av disse applikasjoner kan verktøyet opereres pålitelig ved relativt lave trykk for å frigjøre kulen eller et annet lukningsorgan sammenlignet med verktøy ifølge kjent teknikk, hvilket skyldes bruken av C-ringsete-mekanismen.

I den ovenstående drøftelse er lukningsorganet, som brukes til å plasseres på C-ringsete-mekanismen og dermed øke fluidtrykk, omtalt som en kule, som vanligvis brukes for dette formål i forskjellige applikasjoner. I andre applikasjoner kan andre typer av lukningsorganer brukes for å passeres på C-ringsammenstillingen og pålitelig tette mot tetningen over C-ringen. Darter, plugger og andre lukningsorganer kan således brukes for dette formål. De verktøy som her offentliggjøres er relativt enkle, særlig med hensyn på de komponenter som danner sete for kulen og deretter frigjør kulen fra seteoverflaten, hvilket tilveiebringer pålitelighet og lavere kostnader sammenlignet med verktøy ifølge kjent teknikk.

Et C-ring-lukningsorgansete er vist på tegningene for å danne sete for kulen eller et annet lukningsorgan. I andre utførelser kan flere kjever, knaster, pinner eller knapper brukes til å danne lukningsorgansetet. Hver av disse komponenter kan da bevege seg radialt utover for å frigjøre kulen når den er posisjonert inne i en boring med stor diameter i verktøyet. Videre kan en kjeve, knast, pinne eller knapp bevege seg radialt utover inn i det spor eller den not som er tilveiebrakt i verktøylegemet, i hvilket tilfelle det kanskje ikke behøver å være noen forandring i diameteren i boringen i verktøyet når lukningsorgan-setet beveger seg fra én holdeposisjon til en frigjøringsposisjon.

Selv om foretrukne utførelser av den foreliggende oppfinnelse har blitt illustrert i detalj, er det åpenbart at modifikasjoner og tilpasninger av de foretrukne utførelser vil være åpenbare for de som har fagkunnskap innen teknikken. Det skal imidlertid uttrykkelig forstås at slike modifikasjoner og tilpasninger er innenfor den foreliggende oppfinnelses idé og omfang, slik dette er fremsatt i de følgende krav.

Claims (14)

1. Nedihullsverktøy (100) som inkluderer et lukningsorgansete (116, 176) for mottaking av et lukningsorgan og dermed øking av fluidtrykk over lukningsorgansetet (116, 176) for å utføre en operasjon på nedihullsverktøyet (100) og/eller et annet nedihullsverktøy, omfattende: et verktøylegeme (104) som har en sentral gjennomgående boring (106) for å la lukningsorganet passere gjennom verktøylegemet, idet lukningsorgansetet (116, 176) omfatter en C-ring og har en radialt inntrukket og forbelastet innoverrettet posisjon når posisjonert inne i verktøylegemet for å danne sete for lukningsorganet, mens den sentrale gjennomgående boring (106) begrenser radial ekspansjon av lukningsorgansetet (116, 176); en konnektor (114, 172) for midlertidig avgrensing av aksial bevegelse av lukningsorgansetet (116, 176) i forhold til verktøylegemet (104), og frigjøring av lukningsorgansetet (116, 176) til å bevege seg aksialt til en radialt ekspandert posisjon inne i verktøylegemet (104) for frigjøring av lukningsorgansetet (116, 176) fra den sentrale gjennomgående boring (106) og for å tillate ekspansjon av lukningsorgansetet (116, 176) til en posisjon uten belastning og frigjøring av lukningsorganet; et tetningslegeme (112, 174) som er posisjonert over lukningsorgansetet (116, 176); og en ringformet tetning (117) som bæres på tetningslegemet (112, 174) for å tette mellom lukningsorganet og tetningslegemet (112) mens lukningsorganet er plassert på lukningsorgansetet (116, 176),karakterisert vedat lukningsorgansetet (116) innbefatter et flertall av radialt utoverragende fremspring (119) for inngrep med en vegg av den sentrale gjennomgående boring (106) i verktøylegemet (104) når lukningsorgansetet (116) er i sin radialt komprimerte posisjon.

2. Nedihullsverktøy (100) som angitt i krav 1, hvor: tetningslegemet (112, 174) har en utvendig tetning (115) for tetting mot den gjennomgående boring i nedihullsverktøyet (100).

3. Nedihullsverktøy (100) som angitt i krav 1, hvor konnektoren (114, 172) omfatter én eller flere skjærpinner.

4. Nedihullsverktøy (100) som angitt i ethvert av de foregående krav, hvor verktøylegemet inkluderer en aktueringsport (166) for å la fluid passere fra over lukningsorganet som er plassert på setet for å operere verktøyet (100) og/eller det annet nedihullsverktøy.

5. Nedihullsverktøy (100) som angitt i ethvert av de foregående krav, hvor konnektoren (114) frigjør lukningsorgansetet (116) for aksial bevegelse i forhold til verktøylegemet (104), og et stopp (108, 157) videre avgrenser nedoverrettet bevegelse av det frigjorte lukningsorgansetet (116).

6. Nedihullsverktøy (100) som angitt i krav 5, hvor stoppet (157) beveger seg radialt utover for å tillate videre nedoverrettet bevegelse av lukningsorgansetet (116).

7. Nedihullsverktøy (100) som angitt i krav 5, hvor stoppet (108) avgrenser nedoverrettet bevegelse av lukningsorgansetet (116) når lukningsorganet er i fri-gjøringsposisjonen inne i verktøylegemet (104).

8. Nedihullsverktøy (100) som angitt i krav 1, videre omfattende: én eller flere skjærpinner (195, 196) for avgrensing av aksial bevegelse av lukningsorgansetet (176) i forhold til verktøylegemet (104) etter at det andre lukningsorgansetet (176) har blitt løsgjort fra en initial posisjon, hvilket deretter tillater videre nedoverrettet bevegelse av lukningsorgansetet (176) for å frigjøre lukningsorganet.

9. Nedihullsverktøy (100) som angitt i ethvert av de foregående krav, hvor verktøylegemet (104) har et flertall av lukningsorganseter (116, 176) som sekvensielt opererer nedihullsverktøyet (100) og/eller et annet nedihullsverktøy.

10. Nedihullsverktøy som angitt i krav 1, hvor tetningslegemet (112) inkluderer langs omkretsen med innbyrdes avstand anordnede spor for mottaking av de radiale fremspringene for lukningsorgansetet (116), slik at en radialt utoverrettet overflate for hver fremspring (119) kommer i inngrep med en vegg av den sentrale gjennomgående boring (106) for å holde lukningsorgansetet (116) i den komprimerte posisjon.

11. Fremgangsmåte for operering av et nedihullsverktøy (100) som inkluderer et lukningsorgansete (116, 176) for mottaking av et lukningsorgan og dermed øking av fluidtrykk over lukningsorgansetet (116, 176) for å gjennomføre en operasjon på nedihullsverktøyet (100) og/eller et annet nedihullsverktøy, omfattende: forsyning av et verktøylegeme (104) med en sentral gjennomgående boring (106) for å la lukningsorganet passere gjennom verktøylegemet (104); tilveiebringelse av et lukningsorgansete (116, 176) inne i verktøylegemet (104), idet lukningsorgansetet (116, 176) omfatter en C-ring og har en radialt inntrukket og innoverrettet posisjon for å danne sete for lukningsorganet mens i et innskrenkende parti av den sentrale gjennomgående boring (106); posisjonering av et tetningslegeme (112) over lukningsorgansetet (116, 176); og tilveiebringelse av en ringformet tetning (117) som bæres på tetningslegemet (112, 174) for å tette mellom lukningsorganet og tetningslegemet (112, 174) mens lukningsorganet er plassert på lukningsorgansetet (116, 176), hvor fremgangsmåten videre omfatter: midlertidig avgrensing av aksial bevegelse av lukningsorgansetet(116, 176); og frigjøring av lukningsorgansetet (116, 176) til å bevege seg aksialt inne i verktøylegemet, slik at lukningsorgansetet (116, 176) er i en radialt ekspandert posisjon uten belastning mens innenfor et frigjøringsparti av verktøylegemet (104) for å tillate ekspansjon av lukningsorgansetet (116, 176) for å frigjøre lukningsorganet,karakterisert vedat lukningsorgansetet (116) innbefatter et flertall av radialt utoverragende fremspring (119) for å komme i inngrep med en vegg av den sentrale gjennomgående boring (106) i verktøylegemet (104) når lukningsorgansetet (116) er i sin radialt komprimerte posisjon.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, hvor: tetningslegemet (112, 174) har en utvendig tetning for å tette mot den sentrale gjennomgående boring (106) i nedihullsverktøyet (100).

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 11 eller 12, hvor verktøylegemet (104) inkluderer en aktueringsport (166) for å la fluid passere fra over lukningsorganet for å operere verktøyet (100) og/eller det annet nedihullsverktøy.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, hvor lukningsorgansetet (116) inkluderer langs omkretsen med innbyrdes avstand anordnede spor for mottaking av en radial fremspring for lukningsorgansetet (116), slik at en radialt utoverrettet overflate for hver fremspring (119) kommer i inngrep med en vegg av den sentrale gjennomgående boring (106) for å holde lukningsorgansetet (116) i den komprimerte posisjon.