NO341824B1

NO341824B1 - Fremgangsmåte for gruspakking

Info

Publication number: NO341824B1
Application number: NO20062383A
Authority: NO
Inventors: Thomas Gary Corbett
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2018-01-29
Also published as: GB2425139A; GB0812010D0; AU2011201086A1; BRPI0416659A; US20050103495A1; CA2546335C; US7128151B2; CN101421487B; GB2450256A; AU2011201086B2; WO2005049954A2; GB0609957D0; GB2425139B; AU2004291889A1; CN101421487A; BRPI0416659B1; GB2450256B; WO2005049954A3; NO20062383L; CA2546335A1

Abstract

Det beskrives en fremgangsmåte og anordning for gruspakking, hvor pakningen (14') skal settes; en kule (46') slippes til et sete (16') som er isolert fra effektene av formasjonstrykk når man forsøker å sette pakningen (14'). Dette utføres ved isolasjon av gruspakkingsutløpsporten (20') ved setting av pakningen (14') og lokalisering av kulesetet (16') i en posisjon hvor effektene av formasjonstrykk er irrelevante. l tillegg ved posisjonering av evakueringsportene(60') ovenfor en tetningsboring (28') i skjermforlengelsen (22') under sirkulasjon eller trykking for å avsette grus og videre ved plassering av tilbakeslagsventiler (66) i evakueringsportene (60'), kan evakueringstrinnet etter sirkulasjon eller trykking utføres uten at det er nødvendig å omplassere tverrforbindelsen (18'). Tverrforbindelsen (18') understøttes av pakningen (14'), og bevegelse av tverrforbindelsen (18'), bort og tilbake til understøttelsen fra pakningen (14') opererer en ventil (102) som tillater trykking når ventilen (102) er stengt og sirkulering og utreversering når ventilen (102) er åpen. Fremgangsmåten og anordningen for gruspakking muliggjør således sirkulasjon, trykking og reversert sirkulasjon i en enkelt understøttet posisjon.

Description

341824

1

Feltet for denne oppfinnelsen er tverrforbindelsesverktøy for gruspakking av en skjerm nede i hullet, og mer bestemt tverrforbindelsesverktøy som tillater trykking, sirkulering og utreversering med verktøyet i den samme posisjon i forhold til en nedihullspakning.

<5>US 3913675 A omtaler fremgangsmåter og apparater for å forsinke migreringen av formasjonssand og småpartikler inn i produksjonsområdet av et oljebrønnborehull som innbefatter å benytte et sfærisk aggregat med høy ensartet sfærisitet og plassering av aggregatet i borehullet og skyving av et produksjonsfôringsrør på plass i aggregatet. Andre fremgangsmåter og apparater som er

<10>beskrevet benytter enturs plassering av aggregatet, og verktøysystemer for å tillate plassering av aggregatet i nøye forutbestemt forskjellige stadier.

Fig. 1-6 illustrerer tverrforbindelsesverktøyet ifølge kjent teknikk i en typisk gruspakkingsoperasjon. Brønnboringen 10 mottar en kjøringsstreng og et sett verktøy som skjematisk er vist som 12. En pakning 14 mottar tettende strengen og

<15>setteverktøyet 12. Et kulesete 16 er lokalisert i tverrforbindelsesverktøyet 18 rett over gruspakkingsporten 20. Skjermforlengelsen 22 er innfestet til pakningen 14 og har porter 24 for å muliggjøre adgang for grus til ringrommet 26. Skjermforlengelsen 22 har en tetningsboring 28 gjennom hvilken et vaskerør 30 strekker seg i tettende kontakt for innkjøring, vist på fig.1, hvilket skyldes kontakt med

<20>tetningene 32. En klaff 34 muliggjør oppoverrettet strøm i vaskerøret 30 og hindrer nedoverrettet strøm. Returporter 36 er i tetningsboringen 38 i pakningen 14, og er lukket på grunn av posisjonen til tetninger 40 som befinner seg på hver side av returporter 36 i tetningsboringen 38. Skjermforlengelsen 22 har en understøttelsesflate 42 som kan gå i inngrep med knaster 44, for nøyaktig å lokalisere

<25>sirkuleringsposisjonen på fig.4.

For å sette pakningen 14, kjøres sammenstillingen på plass, som vist på fig. 1, og en kule 46 slippes på kulesetet 16. Til sist, etter at pakningen er satt, blåses kulen 46 gjennom kulesetet 16, eller kulen og setet beveger seg sammen etter at en skjærpinne (ikke vist) er brutt og sammenstillingen lander i en utsparing

<30>48 (se fig.3). Ett av problemene med denne lay-out’n er at hvis formasjonen er under under-hydrostatisk trykk, kommuniserer dette under-hydrostatiske trykket med undersiden av kulen 46 på setet 16, og begrenser den mengde av trykk som kan påføres ovenfra, skjematisk vist som piler 50, før en skjærpinne brytes på

341824

2

kulesetet 16. Dette kan redusere det trykk som er tilgjengelig for å sette pakningen 14, fordi det under-hydrostatiske trykk på undersiden av kulen 46 virker ekvivalent til påført trykk ovenfra, representert med piler 50. Enda en annen ulempe med dette arrangementet er at når pakningen 14 får kontakt med brønnboringen 10 og

<5>passasjen gjennom dens tetningsboring 38 blokkeres, kan væskesøylen over pakningen 14 ikke lenger utøve trykk på formasjonen. Dette kan resultere i at partier av formasjonen brytes av, inn i brønnboringen, og muligens tilstopper den. Den foreliggende oppfinnelse løser disse problemer ved omplassering av kulesetet 16’, og sørger for at tetningsboringen 38’ ikke stenges av tverrforbindelses-

<10>verktøyet 18’ under setting av pakningen.

Med fortsettelse med den kjente teknikk, etter at pakningen 14 er satt, blåses kulen 46 og setet 16 inn i utsparingen 48. Settingen av pakningen kan testes ved påføring av trykk på ringrommet 54. Videre, kan grusslurry eller fluid som representeres av piler 52 trykkes inn i formasjonen tilstøtende skjermene

<15>(ikke vist), som illustrert på fig.3. Det fluid som representeres av pilen 52 strømmer gjennom tverrforbindelsesverktøyet 18, for å gå ut gruspakkingsporten 20, og strømme deretter gjennom portene 24 i skjermforlengelsen 22, inn i ringrommet 26 rundt utsiden av skjermene (ikke vist). Retur blokkeres av, fordi returportene 36, ved hjelp av områdetetninger 40, er tettende posisjonert i tetningsboringen 38 i

<20>pakningen 14. Enhver lekkasje forbi pakningen 14 vil ses som en trykkøkning i ringrommet 54.

Det neste trinn er sirkulasjon, vist på fig.4. Her passerer grus-slurryen, representert med piler 56, gjennom tverrforbindelsen 18, gjennom gruspakkingsporter 20. Den passerer deretter gjennom porter 24 i skjermforlengelsen 22, og inn

<25>i ringrommet 26. Grusen blir igjen i ringrommet 26 rundt skjermene (ikke vist), og bærefluidet, representert med piler 58, passerer gjennom skjermene og åpner klaffen 34. Det bør legges merke til at tverrforbindelsesverktøyet 18 for denne operasjon har blitt litt hevet, for å blottlegge returporter 36 inn i ringrommet 54 ovenfor pakningen 14. Bærefluidet 58 passerer klaffen 34 og går ut gjennom retur-

<30>portene 36, og går til overflaten gjennom ringrommet 54. Knasten 44 hviler på understøttelsesflaten 42, for å gjøre det mulig for mannskapet på overflaten å vite at den korrekte posisjon for sirkulasjon har blitt nådd.

341824

3

I det neste trinn, som kalles evakuering, må overskytende grus som er i ringrommet 70 mellom skjermforlengelsen 22 og tverrforbindelsesverktøyet 18 reverseres ut, slik at tverrforbindelsesverktøyet 18 ikke vil sitte fast i pakningens tetningsboring 38 når tverrforbindelsesverktøyet 18 løftes ut. For å gjøre dette må

<5>tverrforbindelsesverktøyet 18 løftes akkurat nok til å få evakueringsportene 60 ut av tetningsboringen 28. Evakueringsstrøm, representert med piler 62, går inn i returportene 36 og stoppes av den stengte klaff 34. Den eneste utgang er evakueringsportene 60 og tilbake inn i gruspakkingsporten 20 og tilbake til overflaten gjennom strengen og setteverktøyet 12. Problemet her er at den mellomliggende

<10>posisjon for reversering av grus ut fra nedenfor pakningen 14 er vanskelig å finne fra overflaten. På grunn av at strengen 12 er lang, og på dette punkt er fylt med grus, utsettes strengen for strekking. Overflatepersonellet har av denne årsak lett for, med vilje eller av vannvare, å hopp over dette trinnet og trekke tverrforbindelsesverktøyet 18 opp for høyt, inn i den alternative reverseringsposisjon som er vist

<15>på fig.6. I posisjonen på fig.6, er evakueringsportene 60 stengt i tetningsboringen 38 i pakningen 14, og gruspakkingsporten 20 er nå over pakningen 14 i ringrommet 54. Piler 64 viser hvordan reverseringsstrømmen forsvinner ut strengen 12 over pakningen 14.

Problemet med å hoppe over evakueringstrinnet er at den overskytende

<20>grus i ringrommet 70 nedenfor pakningen 14 kan forårsake at tverrforbindelsesverktøyet 18 sitter fast i tetningsboringen 38 når tverrforbindelsesverktøyet 18 heves for å utføre reverseringstrinnet som er vist på fig.6, eller senere når man forsøker å ta ut tverrforbindelsesverktøyet 18. Den foreliggende oppfinnelse tillater at evakueringstrinnet kan finne sted uten at man må omplassere tverrforbindelses-

<25>verktøyet 18 i forhold til pakningen 14. Dette oppnås ved tilføyelse av tilbakeslagsventiler 66 i forflyttede evakueringsporter 60’. I tillegg kan trinnene med trykking, sirkulering og utreversering utføres med verktøyet i den samme posisjon, med støtte fra pakningen 14’. Den foreliggende oppfinnelse vil klarere forstås av de som har fagkunnskap innen teknikken ved en gjennomgang av beskrivelsen av

<30>den foretrukne utførelse og de krav som fremkommer nedenfor.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en fremgangsmåte for gruspakking, omfattende:

341824

4

innkjøring av en pakning og en skjermsammenstilling som understøttes av pakningen;

innsetting av en sammenstilling av en tverrforbindelse som understøtter et vaskerør i det minste delvis inn i pakningen;

<5>tilveiebringelse av et sete på tverrforbindelsen for å ta imot en blokkeringsgjenstand for setting av pakningen; videre kjennetegnet ved:

posisjonering av setet slik at trykk kan bygges opp til et forhåndsbestemt nivå på blokkeringsgjenstanden, uten noen effekt fra nedihullstrykk som virker på setet nedenfor gjenstanden.

<10>Foretrukne utførelser av fremgangsmåten er videre utdypet i krav 2 til og med 4.

Det beskrives en fremgangsmåte og en anordning for gruspakking, hvor der som pakningen skal settes; en kule slippes til et sete som er isolert fra effektene av formasjonstrykk når man forsøker å sette pakningen. Dette oppnås ved isola-

<15>sjon av gruspakkingsutløpsporten ved setting av pakningen og lokaliseringen av kulesetet i en posisjon hvor effektene av formasjonstrykk er irrelevant. I tillegg, ved posisjonering av evakueringsportene over en tetningsboring i skjermforlengelsen under sirkulasjon for å avsette grus og videre plassering av tilbakeslagsventiler i evakueringsportene, kan evakueringstrinnet etter sirkulasjon utføres uten at man

<20>må omplassere tverrforbindelsen. Tverrforbindelsesverktøyet understøttes av pakningen, og bevegelse av tverrforbindelsesverktøyet bort og tilbake til understøttelsen fra pakningen opererer en ventil som tillater trykking når ventilen er stengt, og sirkulering og utreversering når ventilen er åpen.

<25>Kort beskrivelse av tegningene:

Fig. 1 er innkjøringsposisjonen ved fremgangsmåten for gruspakking ifølge kjent teknikk;

Fig. 2 er risset på fig.1 i posisjonen for setting av pakningen;

Fig. 3 er risset på fig.2 i posisjonen for testing og trykking av pakningen;

<30>Fig. 4 er risset på fig.3 i posisjonen for å sirkulere for å avsette grus;

Fig. 5 er risset på fig.4 i evakueringsposisjonen;

Fig. 6 er risset på fig.5 i den alternative reverseringsposisjon;

Fig. 7 er den foreliggende oppfinnelse i innkjøringsposisjonen;

341824

5

Fig. 8 er risset på fig.7 i posisjonen for setting av pakningen;

Fig. 9 viser posisjonen for testing av pakningen;

Fig. 10 er risset på fig.7 i posisjonen for å sirkulere for å avsette grus;

Fig. 11 er risset på fig.10 i evakueringsposisjonen;

<5>Fig. 12 er risset på fig.7 i trykkeposisjonen; og

Fig. 13 er risset på fig.11 i den alternative reverseringsposisjon.

I innkjøringsposisjonen på fig.7 har tetningsboringen 38’ en klaring 68 rundt tverrforbindelsesverktøyet 18’. Kulesetet 16’ er lokalisert nedenfor gruspakkingsporten 20’. Under innkjøring og setting av pakningen 14’, er gruspakkingsporten

<10>20’ tettet i tetningsboringen 28’ ved hjelp av tetninger 32’. Som vist på fig.8, når kulen 46’ lander på setet 16’, vil den ikke gå lavere. Eksponering overfor underhydrostatiske formasjonstrykk nedenfor kulen 46’ vil således ikke påvirke settingen av pakningen 14’. Dette er fordi det ikke lenger er noe behov for å skjære ut setet 16’ på grunn av dets lokalisering nedenfor gruspakkingsporten 20’. En oppover-

<15>rettet forflytning av tverrforbindelsesverktøyet 18’ vil posisjonere gruspakkingsporten 20’ utenfor og ovenfor tetningsboringen 28’, som illustrert på fig.10, slik at grus-slurryen 56’ kan pumpes ned strengen 12’ og inn i ringrommet 26’ med retur 58’ som kommer gjennom klaffen 34’ og inn i ringrommet 54’ ved hjelp av returporter 36’. Det bør legges merke til at under sirkulasjon, er evakueringsportene 60’

<20>over tetningsboringen 28’, men innvendig trykk i vaskerøret 30’ hindres i å gå ut gjennom vaskerøret 30’ gjennom evakueringsportene 60’ på grunn av tilstedeværelsen av tilbakeslagsventiler 66. Dette er fordi trykket i ringrommet 70’ overstiger trykket inne i vaskerøret 30’, hvilket presser ventilelementet 72 mot sitt sete 74 under assistanse av fjæren 76.

<25>Evakueringstrinnet som er vist på fig.11, kan utføres uten at man må heve tverrforbindelsesverktøyet 18’. I stedet går den reverserte strøm som er vist med piler 62’ ned ringrommet 54’, gjennom returportene 36’, og ut gjennom tilbakeslagsventilene 66. Denne gang er trykket inne i vaskerøret 30’ større enn trykket i det ringformede rom 70’, og ventilelementene 72 skyves mot forbelastningen fra

<30>fjærene 76 til å bevege seg bort fra sine respektive seter 74. Strømmen fortsetter til gruspakkingsportene 20’ og opp til overflaten gjennom strengen 12’. Den kjensgjerning at posisjonen til tverrforbindelsesverktøyet 18’ ikke behøver å forandres etter sirkulasjonen av grusen til sin posisjon, sørge for at evakueringstrinnet faktisk 341824

6

vil bli utført. Å sørge for at evakueringstrinnet utføres, minimerer, om ikke eliminerer, faren for å sette tverrforbindelsesverktøyet 18’ fast i tetningsboringen 38’ i pakningen 14’ på grunn av gjenværende grus i ringrommet 70’ nedenfor pakningen 14’ når tverrforbindelsesverktøyet 18’ løftes for reverseringstrinnet på

<5>fig. 13, eller under dets totale uttak ved avslutningen av gruspakkingsoperasjonen.

Fagpersoner innen teknikken vil lett forstå fordelene ved den foreliggende oppfinnelse. Først, siden kulesetet 16’ aldri skjæres ut etter setting av pakningen 14’, fordi kulesetet 16’ allerede er nedenfor gruspakkingsutløpet 20’, forsvinner effektene av under-hydrostatisk formasjonstrykk på operasjonen med setting av

<10>pakningen. Dette er fordi det ikke er noen skjærpinne som brytes for tidlig før pakningen 14’ er satt på grunn av under-hydrostatisk trykk på undersiden av en kule 46’ som befinner seg på setet, som det kan ses på fig.8.

Pakningsboringen 38’ har en klaring rundt tverrforbindelsesverktøyet 18’ når pakningen er satt. Væskesøylen til overflaten virker således alltid på formasjonen,

<15>selv når pakningen har kontakt med brønnboringen 10’. Å la denne søylen av fluid utøve trykk på formasjonen hindrer utrasing av brønnboringen, ettersom trykket hindrer at deler av formasjonen brytes av, inn i brønnboringen.

Tverrforbindelsesverktøyet 18’ behøver ikke å beveges mellom den sirkulasjon som er vist på fig.10 og evakuering, vist på fig.11. Dette sørger for

<20>korrekt fjerning av grus fra ringrommet 70’ før man forsøker å bevege tverrforbindelsesverktøyet 18’. Sjansen for å sette tverrforbindelsesverktøyet 18’ fast i tetningsboringen 38’ reduseres, om ikke elimineres.

I posisjonen for setting av pakningen på fig.8, er gruspakkingsportene 20’ tettet i tetningsboringen 28’. For å teste den satte pakning, løftes tverrforbindelses-

<25>verktøyet 18’ litt for å blottlegge gruspakkingsporten 20’ og for å sette tetningen 104 inn i tetningsboringen 38’ i pakningen 14’. Tetningen 104 isolerer returportene 36’ ovenfra, og settingen av pakningen 14’ kan testes ved å påføre trykk på ringrommet 54’. Denne posisjonen er vist på fig.9, og oppnås når spennarmholderen 44’ lander på understøttelsen 42’. For å gå fra posisjonen for testing av pakningen

<30>på fig.9 til sirkuleringsposisjonen på fig.10, heves tverrforbindelsesverktøyet 18’ for å få de sammenfoldbare holdere 100 gjennom tetningsboringen 38’, slik at de blir understøttet på pakningen 14’, som vist på fig.10. Handlingen med heving av tverrforbindelsesverktøyet 18’ virker slik at den opererer ventilen 102 fra den åpne 341824

7

posisjon på fig.10 til den stengte posisjon på fig.13. Trykking kan nå finne sted, ettersom den stengte ventil 102 hindrer det pumpede fluid 52’ i å returnere gjennom vaskerøret 30’. Ventilen 102 kan ha én av et mangfold av design, så som en kule, en plugg eller en glidehylse, for å nevne noen få eksempler. Mekanismen for

<5>operering av ventilen 102 kan være et j-spor eller andre kjente teknikker som er responsive overfor bevegelse. Så snart det er i posisjonen for en trykkejobb på fig. 12, kan tverrforbindelsesverktøyet plasseres i sirkuleringsposisjonen ved simpelthen å ta opp holdere 100 fra pakningen 14’ og sette den rett tilbake ned igjen til den samme posisjon. Bevegelsen opp og tilbake ned resulterer i åpning av

<10>en ventil 102, som vist på fig.10. Sirkulasjon er nå mulig, ettersom retur åpner klaffen 34’ og strømmer gjennom ventilen 102 og gjennom tverrforbindelsen og ut til porter 36’ og opp til overflaten gjennom ringrommet 54’. I reverseringsoperasjonen, uten bevegelse av tverrforbindelsesverktøyet 18’, går strøm 62’ inn i portene 36’ og skyver tilbakeslagsventilene 66 til åpen posisjon, fordi ingen strøm

<15>kan gå gjennom klaffen 34’. Som et resultat av dette går strømmen inn i ringrommet 70’ og vasker det ut på veien tilbake oppover i hullet gjennom rørstrengen 12’. Etter at denne reverseringsoperasjonen er utført, tas tverrforbindelsesverktøyet opp for å stenge ventilen 102 mens portene 20’ går over tetningsboringen 38’ mens tilbakeslagsventilene 66 effektivt er isolert i tetningsboringen 38’. I denne

<20>posisjonen går strøm ned ringrommet 54’ gjennom porter 20’, for å føre eventuell gjenværende grus til overflaten gjennom rørstrengen 12’. Stenging av ventilen 102 er ikke obligatorisk, men kan skje samtidig, fordi tverrforbindelsen 18’ er løftet til posisjonen på fig.13. I tillegg kan tilbakeslagsventilene 66, i posisjonen på fig.13, være i tetningsboringen 38’ eller over den.

<25>Fagpersoner innen teknikken vil forstå at verktøyet ifølge den foreliggende oppfinnelse gjør det mulig at tverrforbindelsesverktøyet 18’ kan forbli i den samme posisjon med portene 36’ i fluidkommunikasjon med ringrommet 54’ over pakningen 14’ mens trykkeoperasjonen skjer. Deretter, ved å forflytte tverrforbindelsesverktøyet 18’ opp og ned til den samme posisjon som det var i under trykkeopera-

<30>sjonen, kan sirkuleringen med hensyn på avsetting av grus, så vel som utreverseringen, skje. Den initiale utreversering krever ingen bevegelse av tverrforbindelsesverktøyet 18’. Den initiale utreversering skjer med grusutløpet 20’ fremdeles nedenfor tetningsboringen 38’ i pakningen 14’, og tillater en grundig fjerning av

341824

8

eventuell gjenværende grus i ringrommet 70’ før det gjøres noe forsøk på å plukke opp tverrforbindelsesverktøyet 18’. Utførelse av den initiale reversering, som vist på fig.11, fjerner eller minimerer faren for å sette tverrforbindelsesverktøyet 18’ fast i tetningsboringen 38’. Det er kun etter at det ringformede rom 70’ er reversert

<5>ut at tverrforbindelsesverktøyet 18’ tas opp, for å få grusutløpene 20’ over pakningen 14’, for det som på fig.13 er vist som det alternative reverseringstrinn. Det alternative reverseringstrinn på fig.13 er valgfritt ved at hele innholdet i rørstrengen 12’ kan sirkuleres reversert ut av brønnen i den reverseringsposisjon som er vist på fig.11. Det bør legges merke til at forflytting av tverrforbindelsesverktøyet

<10>opp og deretter tilbake ned etter en trykkeoperasjon som vist på fig.12, resulterer i åpning av ventilen 102, for å gjøre sirkulasjon mulig. Ventilen 102 kan alternativt kjøres inn åpen, hvis det ikke er forlangt noe trykketrinn i kompletteringsplanen. Retur er mulig i sirkulasjonsmodusen på fig.10, fordi ventilen 102 er åpen og strømmen opp vaskerøret 30’ åpner klaffen 34’. På den annen side, når strømret-

<15>ningen reverseres etter sirkulasjon og avsetting av grusen, blir strøm ned vaskerøret 30’ stoppet av klaffen 34’, og tilbakeslagsventilene 66 lar strøm passere inn i det ringformede rom 70’, for å returnere til overflaten gjennom grusportene 20’ og deretter gjennom rørstrengen 12’.