NO342662B1

NO342662B1 - Strekkaktivert fluidforbikoplingsenhet

Info

Publication number: NO342662B1
Application number: NO20101231A
Authority: NO
Inventors: Jace E Melder; Johnny N Champagne; David W Coleman
Original assignee: Baker Hughes A Ge Co Llc
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2018-06-25
Also published as: NO20101231A1

Abstract

Et fluidforbikoplingsverktøy som kan innlemmes i en fiskeanordning mellom et fluidaktivert festeverktøy og et fluidaktivert vibrasjonsverktøy. Festeverktøyet blir aktivert med fluid fra overflaten for tilkobling til og frakobling fra et fastkjørt verktøy i brønnhullet. Forbikoplingsverktøyet gjør det mulig å avbryte fluidstrømning til festeverktøyet slik at vibrasjonsverktøyet kan bli betjent uten risiko for utilsiktet løsgjøring av festeverktøyet fra det fastkjørte verktøyet.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens område

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt fluidforbikoplingsenheter som anvendes med fiskeanordninger inne i et brønnhull og liknende.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

[0002] Fiskeanordninger blir anvendt for å forsøke å fjerne fastkjørte verktøy eller anordninger fra innsiden av et brønnhull. Det fastkjørte verktøyet har typisk en fiskehals i den øvre enden som kan gripes av et festeverktøy på en kjørestreng. To vanlige festeverktøy er kjent som et fiskespyd og et fiskerør. Festeverktøyet blir ofte aktivert ved hjelp av hydraulisk trykk for å koble det til og løsgjøre det fra fiskehalsen. I slike tilfeller er uhindret fluidstrømning fra overflaten nødvendig for å betjene festeverktøyet, siden festeverktøyet løsgjøres fra fiskehalsen ved å pumpe en forbestemt fluidstrømningsmengde gjennom festeverktøyet.

[0003] Oppfinnerne har sett at fluidstrømning gjennom kjørestrengen for å betjene andre verktøy innenfor kjørestrengen utilsiktet kan føre til at festeverktøyet blir løsgjort fra fiskehalsen på det fastkjørte verktøyet, noe en ikke ønsker.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0004] Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et fluidforbikoplingsverktøy som kan innlemmes i en fiskeanordning mellom et fluidaktivert festeverktøy og et fluidaktivert vibrasjonsverktøy. Festeverktøyet anvender fluid pumpet fra overflaten for tilkopling til og løsgjøring fra et fastkjørt verktøy i brønnhullet. Forbikoplingsverktøyet gjør det mulig å avbryte fluidstrømning til festeverktøyet slik at vibrasjonsverktøyet kan bli betjent uten risiko for utilsiktet løsgjøring av festeverktøyet fra det fastkjørte verktøyet. Når fluidstrømning til festeverktøyet blir avbrutt av forbikoplingsverktøyet, kan fluidstrømning fra overflaten bli anvendt for å betjene vibrasjonsverktøyet.

[0005] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et fluidforbikoplingsverktøy som skal innlemmes i en fiskeanordning for brønnhull omfattende et fluidaktivert vibrasjonsverktøy og et fluidaktivert festeverktøy, der fluidforbikoplingsverktøyet omfatter:

en første verktøyseksjon som er funksjonelt koblet til vibrasjonsverktøyet; en andre verktøyseksjon som er funksjonelt koblet til festeverktøyet; og videre kjennetegnet ved at de første og andre verktøyseksjonene er selektivt bevegelige i forhold til hverandre mellom en første tilstand der en aktiverende fluidstrømning gjennom fiskeanordningen til festeverktøyet tillates, og en andre tilstand der den aktiverende fluidstrømningen til festeverktøyet blokkeres.

[0006] Foretrukne utførelsesformer av fluidforbikoplingsverktøyet er utdypet i kravene 2 til og med 9.

[0007] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås videre ved en fiskeanordning for å fjerne et fastkjørt objekt fra et brønnhull, der fiskeanordningen omfatter:

et fluidaktivert vibrasjonsverktøy;

et fluidaktivert festeverktøy; og

et fluidforbikoplingsverktøy omfattende:

a) en første verktøyseksjon som er funksjonelt koblet til vibrasjonsverktøyet;

b) en andre verktøyseksjon som er funksjonelt koblet til festeverktøyet; kjennetegnet ved at de første og andre verktøyseksjonene er selektivt bevegelige i forhold til hverandre mellom en første tilstand der en aktiverende fluidstrømning gjennom fiskeanordningen til festeverktøyet tillates, og en andre tilstand der den aktiverende fluidstrømningen til festeverktøyet blokkeres.

[0008] Foretrukne utførelsesformer av fiskeanordningen er utdypet i kravene 11 til og med 14.

[0009] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås også ved en fremgangsmåte for å fjerne et fastkjørt objekt fra et brønnhull med en fiskeanordning, kjennetegnet ved å omfatte de trinn å:

bringe en fiskeanordning inn i brønnhullet, der fiskeanordningen omfatter et fluidaktivert vibrasjonsverktøy, et fluidaktivert festeverktøy og et fluidforbikoplingsverktøy operativt koblet til vibrasjonsverktøyet og festeverktøyet, der fluidforbikoplingsverktøyet omfatter:

b) en andre verktøyseksjon som er funksjonelt koblet til festeverktøyet; c) der de første og andre verktøyseksjonene er selektivt bevegelige i forhold til hverandre mellom en første tilstand der en aktiverende fluidstrømning gjennom fiskeanordningen til festeverktøyet tillates, og en andre tilstand der den aktiverende fluidstrømningen til festeverktøyet blokkeres;

koble festemekanismen til det fastkjørte objektet;

aktivere forbikoplingsverktøyet til å avlede fluidstrømning slik at den ikke kommer inn i festeverktøyet; og

aktivere vibrasjonsverktøyet for å fjerne det fastkjørte objektet.

[0010] En foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten er utdypet i krav 16.

[0011] Et eksempel på forbikoplingsverktøy er beskrevet som omfatter et verktøylegeme som dannes av første og andre legemeseksjoner som er aksielt bevegelige i forhold til hverandre. Seksjonene av forbikoplingsverktøyet er bevegelig mellom en første tilstand eller posisjon for innkjøring, der fluid kan strømme fra den ene aksielle enden av verktøyet til den andre aksielle enden, og en andre, aktivert tilstand eller posisjon der fluidstrømning inn i den første aksielle enden av verktøyet blir omledet radielt utover gjennom verktøylegemet. Når strekk blir påført på forbikoplingsverktøyet, blir sideveis rettede fluidstrømningsporter åpnet som avleder fluidstrømning inn i det omkringliggende brønnhullet, og dermed utenom festeverktøyet. Legemeseksjonene er fjærbelastet mot innkjøringstilstanden, men blir aktivert av strekk i kjørestrengen til å bevege seg til den aktiverte tilstanden.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0012] Fordelene med og andre aspekter ved oppfinnelsen vil lett sees av fagmannen og forstås bedre ved også å henvise til de vedlagte tegningene, der like referansetegn angir like eller tilsvarende elementer i de flere figurene, og der:

[0013] Figur 1 er en tverrsnittsskisse av et eksempel på brønnhull som inneholder en kjørestreng med et festeverktøy, et slagverktøy og et forbikoplingsverktøy konstruert i henhold til foreliggende oppfinnelse.

[0014] Figur 2 er en tverrsnittsskisse av et eksempel på forbikoplingsverktøy, konstruert i henhold til foreliggende oppfinnelse, i en innkjøringstilstand.

[0015] Figur 3 er en tverrsnittsskisse av forbikoplingsverktøyet vist i figur 2, nå i en aktivert tilstand.

[0016] Figur 4 er en tverrsnittsskisse av en nedre komponent anvendt i forbikoplingsverktøyet vist i figurene 2 og 3.

[0017] Figur 5 er en isometrisk skisse av den nedre komponenten vist i figur 4.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER [0018] Figur 1 illustrerer et eksempel på et hydrokarbonproduserende brønnhull 10 som er boret gjennom jorden 12 fra overflaten 14 og fôret med fôringsrør 16. Et fastkjørt verktøy 18 er vist inne i fôringsrøret 16, og omfatter en fiskehals 20 der verktøyet 18 kan gripes av en fiskeanordning. Ved overflaten 14 av brønnhullet 10 er det en fluidpumpe 22 som kan bli aktivert til å pumpe fluid nedover gjennom en fiskeanordning.

[0019] En fiskeanordning, generelt angitt som 24, er anordnet inne i brønnhullet 10 ovenfor det fastkjørte verktøyet 18. Fiskeanordningen 24 omfatter en kjørestreng 26 som går nedover fra overflaten 14 av brønnhullet 10. Kjørestrengen 26 er fortrinnsvis dannet av seksjoner av sammenkoblede rørstrukturer av en type som er kjent for fagmannen. Det er imidlertid også mulig å anvende kveilrør. En sentral fluidstrømningsboring 27 er definert inne i kjørestrengen 26. Et fluidaktivert slag-type vibrasjonsverktøy 28 er festet til den nedre enden av kjørestrengen 26. Ett passende fluidaktivert vibrasjonsverktøy som er egnet til bruk som vibrasjonsverktøyet 28 er vibrasjonsverktøyet MG3 som kan kjøpes fra Baker Hughes Incorporated i Houston, Texas. Andre passende vibrasjonsverktøy er også tilgjengelig fra andre produsenter/leverandører, og som typisk kalles “slaghammere” eller “slagvibratorer”. Betegnelsen “fluidaktivert”, når den anvendes i forbindelse med vibrasjonsverktøyet 28, er ment å bety at vibrasjonsverktøyet 28 blir aktivert av en strømning av fluid gjennom verktøyet 28 fra den overflatebaserte fluidpumpen 22.

[0020] Et fluidforbikoplingsverktøy 30, ifølge foreliggende oppfinnelse, er operativt koblet til den nedre enden av vibrasjonsverktøyet 28. Det bemerkes at selv om figur 1 viser at fluidforbikoplingsverktøyet 30 er festet direkte til vibrasjonsverktøyet 28, kan de to komponentene være funksjonelt koblet til hverandre via ett eller flere mellomliggende verktøy eller rørstrengseksjoner. Et fiskerør-type festeverktøy 32 er funksjonelt koblet til den nedre enden av fluidforbikoplingsverktøyet 30. Selv om disse to komponentene er vist direkte sammenkoblet, kan det også her finnes mellomliggende komponenter. Fiskerør-festeverktøyet 32 er innrettet for å gå i inngrep med fiskehalsen 20 på det fastkjørte verktøyet 18 for å forsøke å hente det ut fra brønnhullet 10. Festeverktøyet 32 er også fluidaktivert ved at tilkopling og/eller frigjøring av verktøyet 32 til/fra fiskehalsen 20 krever eller anvender, i hvert fall delvis, en strømning av fluid nedover gjennom fiskeanordningen 24 fra den overflatebaserte fluidpumpen 22 gjennom festeverktøyet 32. Disse verktøyene har typisk et strømningsbasert frigjøringstrekk som gjør det mulig å løsgjøre verktøyet 32 fra det fastkjørte objektet 18 ved å pumpe en forbestemt strømningsmengde som vil bevege en krage eller kile til en frigjøringsposisjon. Dersom fisken, eller det fastkjørte objektet 18, ikke kan trekkes fri, kan en frigjøre festeverktøyet 32 fra det fastkjørte objektet 18 ved å sette ned vekt og pumpe fluid gjennom festeverktøyet 32 for å løsgjøre det fra det fastkjørte objektet 18 og deretter returnere den løsgjorte fiskeanordningen 24 til overflaten 14.

[0021] Figurene 2-3 illustrerer et eksempel på fluidforbikoplingsverktøy 30 konstruert i henhold til foreliggende oppfinnelse mer i detalj. Forbikoplingsverktøyet 20 omfatter et verktøylegeme 50 med en øvre aksiell ende 52 og en nedre aksiell ende 54. En sentral strømningsboring 56 er definert langs den aksielle lengden til verktøylegemet 50. Den øvre enden 52 av verktøylegemet 50 dannes av en øvre komponent 58. Den øvre komponenten 58 har en gjenget muffe-andel 60 for å gjøre det mulig å feste den øvre komponenten 58 til vibrasjonsverktøyet 28. Den øvre komponenten 58 er skrudd fast til en stamme 62. Stammen 62 omfatter en aksel 64 med mindre diameter og et kammerhus 66 med større diameter. En strømningsboring-andel 68 er definert generelt inne i akselen 64. Indre sideveis rettede fluidstrømningsporter 70 er dannet gjennom akselen 64 for å muliggjøre fluidkommunikasjon mellom strømningsboring-andelen 68 og området radielt rundt akselen 64. Kammerhuset 66 på stammen 62 definerer et fluidkammer 72 med større diameter som står i fluidkommunikasjon med strømningsboring-andelen 68. Fluidkammeret 72 grenser mot en hals 74 med mindre diameter. Ringformede fluidtetninger 76 og 78 er anordnet innie i halsen 74.

[0022] En holdeanordning 80 omgir akselen 64 på stammen 62 radielt. Holdeanordningen har en innvendig overflate 82 med mindre diameter og en innvendig overflate 84 med større diameter. Når holdeanordningen 80 ligger rundt akselen 64, avgrenses et fjærkammer 86 mellom disse. Trykkfjæren 88 er fastholdt inne i fjærkammeret 86. Den øvre enden av trykkfjæren 88 hviler mot en nedovervendt skulder 90 på holdeanordningen 80 mens den nedre enden av trykkfjæren 88 hviler mot en oppovervendt skulder 92 på kammerhuset 66. Et sett av sideveis rettede fluidutlikningsporter 94 er dannet gjennom holdeanordningen 80 for å gjøre det mulig for brønnfluider å strømme inn i og ut av fjærkammeret 86.

[0023] En rørhylse 96 er festet til holdeanordningen 80 i en første gjengeforbindelse 98. Hylsen 96 er også festet til en nedre komponent 102 i en andre gjengeforbindelse 100. Den nedre komponenten 102 er vist mer i detalj i figurene 4 og 5. Den nedre komponenten 102 omfatter et komponentlegeme 104 som definerer en senterboring 106. Den nedre enden av komponentlegemet 104 har en gjenget tapp-forbindelse 108 som gjør det mulig å koble sammen fluidforbikoplingsverktøyet 30 med festeverktøyet 32. Komponentlegemet 104 omfatter også en utvidet midtre andel 110 med en utvendig gjenget andel 112 der den nedre komponenten 102 kan bli festet til muffen 96. En fluidavlederandel 114 står ut aksielt fra den midtre andelen 110 og omfatter en sylindrisk, utvendig radiell overflate 116 og en fremre konisk fluidavlederflate 118. Én eller flere skrå fluidpassasjer 120 er dannet gjennom fluidavlederandelen 114 og lar fluid strømme inn i senterboringen 106.

[0024] Figur 2 viser forbikoplingsverktøyet 30 i en innledende innkjøringstilstand der trykkfjæren 88 er hovedsakelig ukomprimert. Fjæren 88 spenner holdeanordningen 80 oppover i forhold til den interne stammen 62 til holdeanordningen 80 står i kontakt med den øvre komponenten 58. I denne stillingen befinner den sylindriske, utvendige radielle overflaten 116 av fluidavlederandelen 114 på den nedre komponenten 102 seg inne i halsen 74 på stammen 62. Det bemerkes også at fluidstrømning gjennom de sideveis rettede fluidstrømningsportene 70 på stammens aksel 64 er blokkert av holdeanordningen 80. Ringformede fluidtetninger 122 er anordnet på hver aksielle side av portene 70 for å isolere dem. Fluid som strømmer nedover gjennom den sentrale strømningsboringen 56 i retning fra den øvre enden 52 vil komme inn i fluidkammeret 72 og bli ført gjennom de skrå fluidpassasjene 120 til senterboringen 106 i den nedre komponenten 102. Fluid kan derfor strømme nedover gjennom forbikoplingsverktøyet 30 og komme frem til og aktivere fiskerør-festeverktøyet 32.

[0025] Fiskeanordningen 24 kjøres inn i brønnhullet 10 og senkes inntil fiskemuffe-festeverktøyet 32 går i inngrep med fiskehalsen 20 på det fastkjørte verktøyet 18. Når dette er gjort, er det ønskelig å aktivere vibrasjonsverktøyet 28 for å forsøke å fjerne det fastkjørte verktøyet 18. Oppfinnerne har sett at det på dette tidspunktet også er ønskelig å fjerne fluidstrømningen til festeverktøyet 32 for å hindre at det utilsiktet blir løsgjort fra fiskehalsen 20 som følge av variasjoner i fluidtrykket i strømningsboringen 27 ved betjening av vibrasjonsverktøyet 28.

[0026] Overtrekk i kjørestrengen 26 anvendes for å bevege forbikoplingsverktøyet 30 fra innkjøringsstillingen vist i figur 2 til den aktiverte stillingen vist i figur 3.

Kraften i overtrekket må være stor nok til å overvinne spennkraften fra fjæren 88 og presse den sammen. Når kjørestrengen 26 trekkes oppover, beveger den øvre komponenten 58 og stammen 62 festet til denne seg aksielt oppover i forhold til den nedre komponenten 102, muffen 96 og holdeanordningen 80. Fjæren 88 blir presset sammen. Når dette skjer, dekker halsen 74 på stammen 62 de skrå fluidpassasjene 120 i den nedre komponenten 102, og sperrer med det for fluidstrømning gjennom dem og inn i senterboringen 106. Fluidtetningene 76, 78 bidrar til å isolere passasjene 120. Samtidig blir holdeanordningen 80 beveget nedover på stammens aksel 64 slik at de sideveis rettede strømningsportene 70 ikke lenger er blokkert. Som følge av dette vil fluid som strømmer gjennom den sentrale strømningsboringen 56 bli ført ut i brønnhullet 10. Fluid som strømmer gjennom vibrasjonsverktøyet 28 og inn i forbikoplingsverktøyet 30 vil imidlertid fortsatt betjene vibrasjonsverktøyet 28.

[0027] Det vil forstås at den øvre komponenten 58 og stammen 62 sammen danner en første verktøyseksjon, mens den nedre komponenten 102, muffen 96 og holdeanordningen 80 sammen danner en andre verktøyseksjon. De første og andre verktøyseksjonene er aksielt bevegelige i forhold til hverandre mellom den første tilstanden, innkjøringstilstanden, og den andre, aktiverte tilstanden.

[0028] Når det fastkjørte verktøyet 18 har blitt løsnet fra brønnhullet 10 ved hjelp av vibrasjonsverktøyet 28, vil den aksielle strekken på forbikoplingsverktøyet 30 reduseres, og fjæren 88 vil tvinge forbikoplingsverktøyet tilbake til innkjøringsstillingen.

[0029] Det må forstås at oppfinnelsen også tilveiebringer en fremgangsmåte for selektivt å avlede fluidstrømning fra det fluidaktiverte festeverktøyet 32 samtidig som det fluidaktiverte vibrasjonsverktøyet 28 kan bli aktivert av fluid som pumpes gjennom kjørestrengen 26.

[0030] Oppfinnelsen tilveiebringer videre en fremgangsmåte og et system for å fjerne et fastkjørt verktøy eller objekt 18 fra inne i et brønnhull 10. I et eksempel på en fremgangsmåte for å fjerne et fastkjørt verktøy eller objekt 18 blir en fiskeanordning 24 satt inn i brønnhullet 10 som omfatter et fluidaktivert vibrasjonsverktøy 28, et fluidaktivert festeverktøy 32 og et fluidforbikoplingsverktøy 30 anordnet mellom vibrasjonsverktøyet 28 og festeverktøyet 32. Festeverktøyet 32 blir koblet til det fastkjørte verktøyet eller objektet 18 ved hjelp av fluidstrømning gjennom fiskeanordningen 24 for å besørge sammenkoblingen. Deretter blir forbikoplingsverktøyet 30 aktivert til å omlede fluidstrømningen slik at den ikke kommer inn i festeverktøyet 32. Fluidstrømning gjennom fiskeanordningen 24 aktiverer da vibrasjonsverktøyet 28 for å fjerne det fastkjørte verktøyet eller objektet 18.

Claims

P A T E N T K R A V

1. Fluidforbikoplingsverktøy som skal innlemmes i en fiskeanordning for brønnhull omfattende et fluidaktivert vibrasjonsverktøy og et fluidaktivert festeverktøy, der fluidforbikoplingsverktøyet omfatter:

en første verktøyseksjon som er funksjonelt koblet til vibrasjonsverktøyet; en andre verktøyseksjon som er funksjonelt koblet til festeverktøyet; og videre k a r a k t e r i s e r t v e d a t de første og andre verktøyseksjonene er selektivt bevegelige i forhold til hverandre mellom en første tilstand der en aktiverende fluidstrømning gjennom fiskeanordningen til festeverktøyet tillates, og en andre tilstand der den aktiverende fluidstrømningen til festeverktøyet blokkeres.

2. Fluidforbikoplingsverktøy ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t de første og andre verktøyseksjonene blir beveget fra den første tilstanden til den andre tilstanden ved å påføre strekk på de første og andre verktøyseksjonene.

3. Fluidforbikoplingsverktøy ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t de første og andre verktøyseksjonene er fjærbelastet mot den første tilstanden.

4. Fluidforbikoplingsverktøyet ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t en sentral aksiell strømningsboring er definert inne i de første og andre verktøyseksjonene for å la fluid strømme aksielt gjennom forbikoplingsverktøyet.

5. Fluidforbikoplingsverktøy ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t , i den andre tilstanden, fluidstrømning gjennom fiskeanordningen blir ført radielt utover og inn i et omkringliggende brønnhull.

6. Fluidforbikoplingsverktøy ifølge krav 1,

7. Fluidforbikoplingsverktøy ifølge krav 6,

8. Fluidforbikoplingsverktøy ifølge krav 6,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t en sentral aksiell strømningsboring er definert inne i de første og andre verktøyseksjonene for å la fluid å strømme aksielt gjennom forbikoplingsverktøyet.

9. Fluidforbikoplingsverktøy ifølge krav 6,

10. Fiskeanordning for å fjerne et fastkjørt objekt fra et brønnhull, der fiskeanordningen omfatter:

et fluidaktivert vibrasjonsverktøy;

et fluidaktivert festeverktøy; og

et fluidforbikoplingsverktøy omfattende:

b) en andre verktøyseksjon som er funksjonelt koblet til festeverktøyet; k a r a k t e r i s e r t v e d a t de første og andre verktøyseksjonene er selektivt bevegelige i forhold til hverandre mellom en første tilstand der en aktiverende fluidstrømning gjennom fiskeanordningen til festeverktøyet tillates, og en andre tilstand der den aktiverende fluidstrømningen til festeverktøyet blokkeres.

11. Fiskeanordning ifølge krav 10,

12. Fiskeanordning ifølge krav 10,

13. Fiskeanordning ifølge krav 10,

14. Fiskeanordning ifølge krav 10,

15. Fremgangsmåte for å fjerne et fastkjørt objekt fra et brønnhull med en fiskeanordning,

k a r a k t e r i s e r t v e d å omfatte de trinn å:

koble festemekanismen til det fastkjørte objektet;

aktivere vibrasjonsverktøyet for å fjerne det fastkjørte objektet.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t trinnet med å aktivere forbikoplingsverktøyet omfatter det å påføre strekk på fiskeanordningen for å bevege forbikoplingsverktøyet til den andre tilstanden.