NO343198B1

NO343198B1 - Brønnhullmålinger under ikke-boringsoperasjoner.

Info

Publication number: NO343198B1
Application number: NO20054031A
Authority: NO
Inventors: Gerald Heisig; Robbie B Colbert; James A Sonnier; James W Anderson; Blake C Pizzolato; Johnny C Hicks
Original assignee: Baker Hughes A Ge Co Llc
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2018-11-26
Also published as: WO2004074630A1; NO20054031L; AU2004213754B2; CN101018926A; CA2516189A1; NO20054031D0; RU2005128349A; AU2004213754A1; US7591314B2; CN104088622A; US20040251027A1; CA2516189C; RU2310748C2

Abstract

Fremgangsmåter og anordninger for avføling av operasjonstilstander assosiert med ikke-borende brønnoperasjoner, inklusive fiske- og opphentingsoperasjoner så vel som underrømming eller fóringsrør-kutteoperasjoner og lignende. En tilstandsavfølende anordning anvendes for å måle brønnoperasjonsparametere, inklusive for eksempel moment, strekk, kompresjon, rotasjonsretning og rotasjonshastighet. Informasjon om operasjonsparameter anvendes så for å utføre brønnoperasjonen mer effektivt.

Description

1. Oppfinnelsesområdet

Oppfinnelsen vedrører generelt fremgangsmåter og anordninger for detektering av brønnhulls- og verktøys-operasjonsbetingelser engasjert i fiske- eller andre brønnhullsmanipulasjonsoperasjoner for å fjerne en borehullsobstruksjon eller i andre ikke-boreanvendelser, spesielt i meget dype og/eller avviksborehull.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

GB 2349 403 A omtaler en borestreng med en borkrone ved nedihullsenden som har en bunnhullssammenstilling opphulls av borkronen med minst en sensor, en vibrasjonskilde er festet opphulls av borkronen og som kan opereres ved en valgt frekvens innen et forhåndsbestemt område av frekvenser og således overføre mekanisk energi. Fortrinnsvis en ytterligere sensor i borestrengen genererer signaler i samsvar med den mekanisk energi og tillater derfor vibrasjonskilden å bli optimalisert. En kontrollenhet kan være tilstede ved overflaten for å styre driften av vibrasjonskilden. En inngrepsanordning kan også være tilstede for å oppta resonansverktøyet med en gjenstand i borehullet. Systemet kan benyttes for å fiske, frigjøre en fast borestreng, hjelpe til med boring av brønnboringer og utføre en sementeringsoperasjon.

WO 2003/012250 A1 omtaler en borestreng og drevet anordningssystem, omfattende en borestreng som omfatter et flertall av borerørseksjoner. Det innbefatter flere ledende boreseksjoner, hver ledende borerørseksjon har en første ende og en andre ende og innbefatter en leder. Lederen er forbundet til en første kontaktinnretning ved en første ende og en tilsvarende andre kontaktinnretning ved en andre ende. Borestrengen har også et drevet verktøy som har en første ende og en andre ende svarende til de første og andre ender av boreseksjonene, innbefattende en kontaktinnretning ved den første ende. Borestrengen er bygget opp slik at de ledende boreseksjoner er forbundet i serie over det drevne verktøyet slik at det er en ledende bane gjennom de ledende borerørseksjoner for å tilveiebringe kraft til det drevede verktøyet.

US 2003/0024702 A1 omtaler et apparat og en fremgangsmåte for å bestemme punktet hvor et rør sitter fast innen et annet rør eller et borehull ved å påføre en strekk- eller torsjonskraft til det fastkjørte rør og å måle responsen ved forskjellige lokaliseringer innen røret. I tillegg kan apparatet kombineres med et skjæreverktøy for å adskille det frie partiet av røret fra det fastkjørte partiet.

Anordninger er kjent for måling under boring (MWD) og logging under boring (LWD) hvori visse borehullsbetingelser måles og enten registreres i lagringsmedia inne i borehullet eller overføres til overflaten ved bruk av kodede transmisjonsmetoder, som for eksempel en frekvensskiftkoding (FSK). Transmisjon kan oppnås via radiobølger eller fluidpulsering av boreslammet. De målte betingelser inkluderer typisk temperatur, ringromstrykk, boreparametere som vekt på borkrone (WOB), rotasjonshastighet av borkrone og/eller borestreng (RPM) og strømningstakt for borefluid. En MWD eller LWD «sub» innlemmes i borestrengen over bunnhullssammenstillingen (BHA) og opereres under boreoperasjoner. Eksempler på boresystemer som anvender MWD/LWD-teknologi er beskrevet i US patent nr 6.233.524 og 6.021.377, (begge eid av Baker Hughes) og er innlemmet heri som referanse.

Bortsett fra typiske boreoperasjoner er der andre sitasjoner hvor det vil være til hjelp å få bestemt informasjon vedrørende operasjon av verktøyet som opererer nede i brønnen og dens omgivelse. I meget dype og/eller høyvinklede borehull er det vanskelig å verifisere detaljer vedrørende operasjonen av brønnverktøyene ved hjelp av overflateindikasjoner alene. For eksempel, hvis man skulle forsøke å fjerne en fastkilt seksjon av fôringsrør i et dypt og/eller avviksborehull ved bruk av en roterende freseanordning, ville det være til stor hjelp å kunne måle graden av moment indusert nær freseanordningen. Uten en indikasjon på graden av moment indusert nær inntil freseanordningen kan fresestrengen gis et for høyt moment ved overflaten og strengen mellom freseverktøyet og overflaten vil absorbere momentkreftene uten effektivt å transmittere dem til freseverktøyet. Overmomentutøvelse på verktøystrengen i denne sitasjon kan føre til at verktøystrengen ryker under overflaten, slik at det skapes en obstruksjon som er enda vanskeligere å fjerne.

Til oppfinnernes kjennskap forefinnes ingen kjente, akseptable anordninger for å tilveiebringe brukbar informasjon om operasjonsbetingelser i brønnen, inklusive moment, vekt, kompresjon, strekk, rotasjonshastighet og rotasjonsretning i ikkeboresituasjoner. Videre er bruken av standard MWD-verktøy for slike ikkeboreanvendelser ganske dyr. Nåværende MWD-verktøy er konstruert for å motta signifikante mengder av borehullsinformasjon hvorav mye ikke er relevant utenfor et boresenarium. Anordningene for å samle denne borespesifikke informasjon inkluderer kjernefølere, som for eksempel gammastråleverktøy for å bestemme formasjonsdensitet, nukleær porøsitet og visse bergartskarakteristikker; resistivitetsfølere for å bestemme formasjonsresistivitet, dielektrisitetskonstant og nærvær eller fravær av hydrokarboner; akustiske følere for å bestemme den akustiske porøsitet av formasjonen og lag-grensen i formasjonen; og nukleær magnetiske resonansfølere for å bestemme porøsiteten og andre petrofysiske karakteristikker av formasjonen. Til oppfinnernes kjennskap er det ikke noe kjent og akseptabelt «formålstilpasset» verktøy hvori følerdelen av verktøyet kan spesialtilpasses for å detektere de data som er viktige for den foreliggende jobb mens irrelevant eller mindre relevant informasjon ikke detekteres.

Det er et behov for forbedrede anordninger og fremgangsmåter som er i stand til å tilveiebringe operasjonsbetingelsesinformasjon til overflaten i ikkeboresituasjoner. Der er også et behov for forbedrede fremgangsmåter og anordninger for å gjennomføre operasjoner av typen med fisking og opphenting. I tillegg er det et behov for forbedrede fremgangsmåter og anordninger ved fullføring av andre ikkeboreanvendelser, som underrømming, kutting av fôringsrør nede i borehullet og lignende. Den foreliggende oppfinnelse vedrører problemer ved den tidligere kjente teknikk.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et system for deteksjon av en brønnbetingelse i et borehull under en ikke-borende operasjon, kjennetegnet ved at systemet omfatter:

en verktøystreng dannet av et rør for å anbringes innen borehullet;

en fiskeanordning konfigurert for å transporteres inn i borehullet ved å benytte verktøystrengen;

i det minste én føler langs verktøystrengen for å avføle brønnbetingelsen, den i det minste ene føler er konfigurert for å transporteres inn i borehullet med fiskeanordningen ved å benytte verktøystrengen; og

en prosesseringsseksjon for å motta data relatert til brønnbetingelsen.

En foretrukket utførelsesform av systemet er utdypet i krav 2.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås også ved en fremgangsmåte for å utføre en ikke-borende brønnborehulloperasjon, kjennetegnet ved at den omfatter:

å integrere et arbeidsstykke og et betingelsesavfølende verktøy i en verktøystreng;

å anbringe verktøystrengen i et borehull;

å aktivere arbeidsstykket for å gjennomføre en ikke-borende brønnoperasjon; å detektere i det minste én brønnbetingelse med betingelsesavfølende verktøy idet arbeidsstykket opereres;

å motta data relatert til den i det minste ene brønnbetingelse innen en prosesseringsseksjon av det betingelsesavfølende verktøy; og

å rotere verktøystrengen.

Det er omtalt fremgangsmåter og anordninger for avføling av operasjonsbetingelser assosiert med ikke-boreoperasjoner nede i brønnen, inklusive fisking, men også assosiert med opphentingsoperasjoner så vel som underrømming eller kutteoperasjoner for fôringsrør og lignende. I nå foretrukne utførelsesformer anvendes en tilstandsavfølende anordning for å måle operasjonsparametere nede i brønnen, inklusive for eksempel moment, strekk, kompresjon, rotasjonsretning og rotasjonstakt. Operasjonsparameter-informasjonen anvendes så for å utføre brønnoperasjonen mer effektivt.

I en utførelsesform inneholdes et hukommelseslagringsmedium inne i verktøyet nær følerne. Den detekterte informasjon registreres og blir så nedlastet etter at verktøyet er fjernet fra borehullet. I en ytterligere utførelsesform kodes den detekterte informasjon og overføres til overflaten i form av et kodet signal. En mottaker, eller dataakvisisjonssystem, ved overflaten mottar det kodede signal og dekoder det for bruk. Anordninger for å transmittere informasjonen til den overflatebaserte mottaker inkluderer slampulstelemetri og andre metoder som er nyttig for overføring av MWD/LWD-informasjon til overflaten. I et ytterligere aspekt av oppfinnelsen er en kontroller anordnet for å regulere brønnoperasjonen i respons til én eller flere detekterte operasjonsbetingelser.

Oppfinnelsen tilveiebringer et billig tilstandsavfølende verktøy som er nyttig innenfor en lang rekke forskjellige situasjoner. Oppfinnelsen tilveiebringer også et «formålstilpasset» verktøy som lett kan spesialtilpasses for å samle og tilveiebringe ønsket operasjonsbetingelsesinformasjon uten å samle uønsket informasjon. I relaterte aspekter tilveiebringer oppfinnelsen også en forbedret fremgangsmåte for å gjennomføre ikke-boreoperasjoner inne i et borehull, inklusive fiskeoperasjoner, hvori målt brønnoperasjonsbetingelsesinformasjon anvendes for å forbedre ikkeboreoperasjonen og gjøre denne mer effektiv.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fordelene og ytterligere aspekter av oppfinnelsen vil lett innsees av de vanlig fagkyndige, ved at disse blir bedre forstått med henvisning til den følgende detaljerte beskrivelse betraktet i forbindelse med de vedføyde tegninger hvori lignende henvisningsbetegnelser betegner like eller lignende elementer i alle de forskjellige figurer av tegningene, og hvori:

Fig. 1 er en skjematisk, tverrsnittstegning av et eksempelvist borehull under anvendelse av et verktøy og en verktøysammenstilling konstruert i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 er et isometrisk riss, delvis i tverrsnitt, av et eksempelvis betingelsesavfølende verktøy konstruert i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 3 er en skjematisk side-tverrsnittstegning av en illustrerende fiskeanvendelse hvori en seksjon av produksjonsrør og pakking fjernes fra et borehull, i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 4 er en skjematisk side-tverrsnittstegning av en illustrerende avstandsoperasjon («backoff operation») gjennomført i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 5 er et skjematisk side-tverrsnittsriss av et illustrerende fôringsrørkuttearrangement gjennomført i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 6 er et skjematisk side-tverrsnittsriss av et illustrerende underrømmingsarrangement gjennomført i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 7 er et skjematisk side-tverrsnittsriss av en illustrerende fiskeanvendelse for å fjerne en pakking fra det indre av et borehull, gjennomført i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 8 er et skjematisk side-tverrsnittsriss av en illustrerende pilotfreseanvendelse gjennomført i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, og Fig. 9 er et skjematisk side-tverrsnittsriss av en utfresnings («washover») opphentingsoperasjon for opphenting av en fastkilt hunnhullssammenstilling (BHA), gjennomført i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

Fig. 1 er en skjematisk tegning som på generell basis avbilder strukturen og operasjonen av et verktøy og en verktøysammenstilling konstruert i samsvar med den foreliggende oppfinnelse så vel som fremgangsmåter og systemer i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Disse verktøy, verktøysammenstillinger, systemer og fremgangsmåter kan heri refereres til av hensyn til kortfattetheten som «måling under fisking» systemer selv om denne betegnelse ikke er ment å begrense oppfinnelsen til «fiske-anvendelser». De fagkyndige vil forstå at der faktisk er tallrike ikke-boreanvendelser for systemene, fremgangsmåtene og anordningene ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 1 viser en rigg 10 for en hydrokarbonbrønn 12. Det skal forstås at mens en landbasert rigg 10 er vist er systemene og fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse også anvendbare for offshorerigger, plattformer og flytende fartøyer. Fra riggen 10 strekker et borehull 12 seg nedover fra overflaten 14. En verktøystreng 16 er vist anbrakt inne i borehullet 12. Verktøystrengen 16 kan omfatte en streng av borerørseksjoner, produksjonsrørseksjoner eller spolerør. Verktøystrengen 16 er rørformet og avgrenser en boring deri hvorigjennom boreslam eller annet fluid kan pumpes. Selv om dette ikke er avbildet i fig.10 inkluderer riggen 10 anordninger for å pumpe borefluid eller annet fluid inn i borestrengen 16, så vel som anordninger for å rotere borestrengen 16 inn i borehullet 12. Ved den nedre ende av verktøystrengen 16 er det festet et betingelsesavfølende verktøy 18, hvis nedre ende i sin tur er festet til et arbeidsstykke 20. Arbeidsstykket 20 refererer generelt til et verktøy eller anordning som utformer en funksjon inne i borehullet 12 og for hvilket visse operasjonsdata er ønsket ved overflaten 14. Som det vil bli forstått med henvisning til de eksempelvise utførelsesformer som kort skal beskrives kan arbeidsstykket 20 omfatte en fiskeanordning, som for eksempel et vibreringsverktøy eller en låsemekanisme, eller et kutteverktøy som for eksempel en underrømmer (boreinnretning med utsvingbare armer) eller fôringsrørkutter, eller annen anordning.

Det bemerkes at borehullet 12 kan strekke seg ganske dypt ned under overflaten (dvs.9.000 meter eller mer) og selv om det er vist i fig.1 som hovedsakelig vertikalt orientert, kan borehullet være et avviksborehull eller endog horisontalt langs noe av sin lengde. Ved overflaten 20 er det et dataakvisisjonssystem 22 og en kontroller 24. En operatør ved overflaten kontrollerer typisk operasjon av arbeidsstykket 20 ved å regulere slike parametere som vekt på arbeidsstykket, fluidstrømning gjennom verktøystrengen 16, hastighet og retning av rotasjon av verktøystrengen 16 (eventuell osv.). Med henvisning til fig.2 vises der i tverrsnitt detaljer for konstruksjon og operasjon av et eksempelvist betingelsesavfølende verktøy 18 konstruert i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Verktøyet 18 inkluderer et generelt sylindrisk ytre hus 26 med aksielle ender 28, 30 konfigurert for gjengeinngrep med tilstøtende deler av verktøystrengen 16 henholdsvis arbeidsstykket 20. Huset 26 avgrenser en strømningsboring 32 derigjennom for å tillate passasje av borefluid eller annet fluid. Ett eller flere slitasje «pads» kan være festet rundt omkretsen av verktøyet 18 for hjelpe til med beskyttelse av verktøyet 18 mot skade bevirket av friksjon og inngrep overfor borehullet. Verktøyet 18 inkluderer en følerseksjon 36 med et flertall betingelsesfølere montert derpå. I det viste eksempelvise verktøy 18 inkluderer følerseksjonen 36 en vektføler 38 som er i stand til å bestemme den grad av vekt som utøves av verktøystrengen 16 på arbeidsstykket 20 og en momentmåler 40 som er i stand til å måle moment utøvet på arbeidsstykket 20 ved rotasjon av verktøystrengen 16. I tillegg inkluderer følerseksjon 36 en vinkelbøyningsmåler 42, som er i stand til å måle vinkelavvik eller bøyningskrefter inne i verktøystrengen 16. I tillegg inkluderer følerseksjonen 36 en ringromstrykkmåler 44 som måler fluidtrykket inne i ringrommet skapt mellom huset 26 og borehullet 12. En boretrykkmåler 46 måler fluidtrykket inne i boringen 32 av verktøyet 18. Mens de opererbare elektriske mellomforbindelser for hver av disse følere ikke er illustrert i fig.2, er disse velkjente for de fagkyndige og skal derfor ikke beskrives detaljert heri. Et akselerometer 48 er også illustrert og som er opererbart til å bestemme akselerasjon av verktøyet 18 i en aksiell, lateral eller vinkelretning. Ved hjelp av hver av de ovenfor beskrevne følere oppnår og genererer følerseksjonen 36 data vedrørende operasjonsparameterne av arbeidsstykket 20.

I en hittil foretrukket utførelsesform kan betingelsesavfølingsverktøyet 18 omfatte deler av et «CoPilot ® MWD-verktøy» som kan fås i handelen fra INTEQ divisjonen av Baker Hughes, Incorprated, Houston, Texas. Det betinges at det betingelsesavfølende verktøy 18 ikke nødvendiggjør og typisk ikke vil inkludere de komponenter og sammenstillinger som er nyttige primært eller bare i en boresituasjon. Disse ville for eksempel inkludere gammastrålingsanordninger og retningsfølere anvendt for å orientere verktøy i forhold til den omgivende formasjon. Dette reduserer sterkt kostnaden og kompleksiteten av verktøyet 18 i sammenligning med tradisjonelle MWD- eller LDW-verktøy. Det er meningen at verktøyet 18 skal være et «formmålstilpasset» verktøy som er konstruert til å ha de følere som er ønsket for en gitt jobb, men ikke andre som ikke behøves. Som et resultat minimeres kostnad og kompleksitet av verktøyet 18.

Verktøyet 18 inkluderer også en prosesseringsseksjon 50 og en energiseksjon 52. Prosesseringsseksjonen 50 er opererbar til å motta data vedrørende operasjonsbetingelsene avfølt av følerseksjonen 36 og å lagre og/eller transmittere data til en fjern mottaker, som for eksempel mottakeren eller data-akkvisjonssystemet 22 lokalisert ved overflaten 14. Prosesseringsseksjonen 50 inkluderer foretrukket en digital signalprosessor 53 og lagringsmedium, vist ved 54, som er opererbart interforbundet med følerseksjonen 36 til å lagre data oppnådd fra følerseksjonen 36. Prosessoren 53 (også referert til som «kontrollenten» eller en «prosesseringsenhet») inkluderer én eller flere mikroprosessorbaserte kretser for å prosessere målinger foretatt av følerne i boresammenstillingen i det minste delvis nede i brønnen under boring av borehullet.

Prosessorseksjonen 50 inkluderer også en datasender, skjematisk avbildet ved 56. Datasenderen 56 kan omfatte enn slampulssender, av en type kjent innen dette felt, for å transmittere kodede datasignaler til overflaten 14 ved bruk av slampulsetelemetri. Datasenderen 56 kan også omfatte andre transmisjonsanordninger kjent innen dette område for transmisjon av slike data til overflaten.

Energiseksjonen 52 rommer en energikilde 58 for operering av komponentene inne i prosessorseksjonen 50 og følerseksjonen 36. En hittil foretrukket utførelsesform er kraftkilden 58 en «slammotor» mekanisme som aktiveres av strømningen av borefluid eller et annet fluid nedover gjennom verktøystrengen 16 og gjennom boringen 38 av verktøyet 18. Slike mekanismer anvender en turbin som roteres av en strøm av fluid, som for eksempel borefluid, for å generere elektrisk kraft. Et eksempel på en egnet mekanisme av denne type er kraftkildesammenstillingen inne i det 12 cm «CoPilot ® verktøy» som selges kommersielt av Baker Hughes INTEQ. Andre akseptable energikilder kan også anvendes, som for eksempel batterier hvor for eksempel fluid ikke bringes i strømning under den spesielle brønnoperasjon som utføres.

Et antall eksempelvise fremgangsmåter og arrangementer for implementering av den foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives for å illustrere systemene og fremgangsmåtene ifølge oppfinnelsen. Fig.3 avbilder en situasjon hvor det er nødvendig å fiske opp en seksjon av produksjonsrør 60 og en opphentbar pakking 62 ut av borehullet 12. Denne type av fiskeoperasjon kan være nødvendig hvor produksjonsrøret 60 har utviklet et brudd over lokaliteten av pakkingen 62, og pakkingen 62 ikke kan frigis ved bruk av sin tilsiktede frigivelsesmekanisme. I fig.3 er borehullet 12 vist fôret med fôringsrør 64, og pakkingen 62 er tettet mot den indre vegg av fôringsrøret 64. Den øvre ende 66 av produksjonsrørseksjonen 60 er blitt kuttet av på en ujevn måte og den øvre del av produksjonsrørstrengen som fører til overflaten 14 er blitt fjernet.

En verktøystreng 16, som i dette tilfelle kan omfatte en streng av produksjonsrør eller spolerør, senkes så inn i borehullet 12 som vist i fig.3. Det betingelsesavfølende verktøy 18 festes til den nedre ende av verktøystrengen 18. I dette arrangement er verktøyet 18 konfigurert til å ha minst én vektføler 38 og en momentmåler eller føler 40. Festet til den nedre ende av verktøyet 18 er en inngrepsanordning 68, som tjener som arbeidsstykket 20. Inngrepsanordningen 68 er et fiskeverktøy, av en type kjent på området, som er konfigurert til å gå til inngrep med den øvre ende 66 av produksjonsrørseksjonen 60. Deretter ved å trekke oppover på, vibrere, og trykke oppover inne i, og/eller ved å rotere verktøystrengen 16, fjernes produksjonsrørseksjonen 60 og pakkingen 62 fra borehullet 12.

I operasjon detekterer vektføleren 38 i verktøyet 18 graden av oppoverrettet kraft utøvet på inngrepsanordningen 68 fra det oppoverrettede strekk på verktøystrengen 16. Hvis rotasjon av verktøystrengen 16 utøves i et forsøk på å fjerne produksjonsrørstrengseksjonen 60 og pakkingen 62 vil momentmåleren 40 detektere graden av moment fra denne rotasjon som faktisk avføles ved inngrepsverktøyet 68. Alternativt, hvis verktøystrengen 16 presses oppover for å hjelpe til med å frigi produksjonsrørstrengseksjonen 60 og pakkingen 62, ville deteksjon av boretrykket og ringromstrykket være ønskelig. Disse data blir enten lagret eller transmittert til overflaten 14, slik at en operatør kan detektere om der er en signifikant forskjell mellom den oppoverrettede eller rotasjonskraft som utøves ved overflaten og de krefter som mottas nær arbeidsstykket 20. En signifikant forskjell kan være indikerende for et problem som hindrer full transmisjon av disse krefter, som for eksempel en obstruksjon i ringrommet eller at borestrengen 16 glir an mot borehullet 12 i en avviks- og/eller ekstremt dyp del av borehullet 12.

Idet det nå vises til fig.4 vises der et illustrerende forankringslåse- eller gjengearrangement hvori anvendbarheten av anordningene og fremgangsmåtene ifølge den foreliggende oppfinnelse er vist for å gjennomføre løsgjøring av gjengede komponenter inne i borehullet 12. I dette tilfelle er et pakkerelement 62 vist festet mot fôringsrøret 64 av borehullet 12 og holder på plass en produksjonsrørdel 66 som inkluderer en nedre produksjonsrør 69 som er festet ved hjelp av gjengeforbindelsen 70 til en øvre produksjonsrørseksjon 72. Den øvre produksjonsrørseksjon 72 er kuttet bort som forklart med den tidligere beskrevne produksjonsrørseksjon 60. Et inngrepsverktøy 74, som her tjener som arbeidsstykket 20, er festet til det betingelsesavfølende verktøy 18 og er konfigurert til fiksert å komme til inngrep med den øvre ende 76 av den øvre produksjonsrørseksjon 72. Et slikt inngrepsverktøy 74 er kjent på dette område. Det er ønskelig å løsne gjengeforbindelsen 70, slik at den øvre produksjonsrørseksjon kan fjernes fra borehullet 12 og erstattes med en annen produksjonsrørseksjon som så kan bringes til gjengeinngrep med det nedre produksjonsrør 69 for å gjenopprette produksjon i borehullet 12. Å løsne gjengeforbindelsen 70 avhenger av å løfte opp verktøystrengen 16 inntil sammentrykningskraften, eller vekten, på gjengeforbindelsen 70 er hovedsakelig null. Ellers vil gjengeforbindelsen 70 være vanskelig om ikke umulig å løsne. Forsøk på å gjøre dette kan faktisk skade gjenge å gjøre det umulig senere å feste en ytterligere produksjonsrørseksjon. Motsatt vil for mye oppløftingskraft på verktøystrengen 16 også føre til at gjengeforbindelsen 70 kan bli vanskelig eller umulig å løsne ved rotasjon av verktøystrengen 16. Det er derfor viktig å være i stand til å avføle og bestemme den grad av strekk eller kompresjon som avføles nær inngrepsverktøyet 74 med noen nøyaktighet. Derfor er betingelsesavfølingsverktøyet 18 konfigurert til i det minste å avføle vekt og moment. I operasjon låses inngrepsverktøyet 74 på den øvre seksjon 72 og operatøren trekker oppover eller slakker av på verktøystrengen 16 inntil vektavlesningen er hovedsakelig null, som indikerer at løsningen av gjengeforbindelsen 70 kan begynne. Verktøystrengen 16 blir så rotert i retningen nødvendig for å løsne forbindelsen 70. Momentavlesninger fra verktøyet 18 vil indikere om der er et problem i å transmittere rotasjonskreftene fra rotasjon av verktøystrengen 16 til inngrepsverktøyet 74.

Fig. 5 illustrerer en situasjon hvori en del av borehullets fôringsrør 64 kuttes av en fôringsrørkutter 80. De fagkyndige vil forstå at figuren like godt kunne gjelde kutting av produksjonsrør. Fôringsrørkutteren 80 er festet til den nedre ende av betingelsesavfølingsverktøyet 18 og inkluderer essensielt et sentralt rørformet legeme 82 med et par radielt utstående kuttere 84. Slike kutteverktøy er vel kjent på området og anvendes bare for å illustrere oppfinnelsen og skal derfor ikke beskrives detaljert heri. Fôringsrørkutteren 80 er vist kuttende gjennom fôringsrøret 64 og inn i den omgivende formasjon 86 ved hjelp av kuttere 84. På grunn av at fôringsrørkutteren 80 roteres ved rotasjon av verktøystrengen 16 er det viktig å vite rotasjonsretningen, rotasjonshastigheten (RPM), så vel som vekten på fôringsrørkutteren 80. I operasjon roteres verktøystrengen 16 for å bringe fôringsrørkutteren 80 til å kutte fôringsrøret 64 for å danne en åpning 88. Verktøyet 18 er konfigurert til å avføle i det minste hastigheten (RPM) og rotasjonsretningen er fôringsrørkutteren 80 for å sikre at åpningen 88 kuttes riktig. Målinger av momentet utøvet på fôringsrørkutteren 80 og vekten på fôringsrørkutteren 80 er også viktig og avføles foretrukket ved hjelp av verktøyet 18.

Idet det nå vises til fig.6 er en underrømmingssituasjon illustrert som innlemmer anordningene og fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse. En underrømmeranordning 90 er festet til den nedre ende av verktøyet 18. Underrømmeranordningen 90, som er kjent på området, inkluderer et rørformet legeme 92 med et flertall underrømmerarmer 94 som er svingbart forbundet til legemet 92 og beveger seg radielt utover for å kutte formasjonen 86 når underrømmerlegemet 92 roteres omkring sin lengdeakse. Underrømming anvendes når det er ønskelig å forstørre diameteren av borehullet 12 ved et visst punkt. I en underrømmeroperasjon er det viktig å overvåke momentkreftene nær underrømmeren 90. Verktøyet 18 er således konfigurert til i det minste å avføle momentkrefter nær underrømmeren 90. Foretrukket er verktøyet 18 også konfigurert til å avføle vekt, rotasjonshastighet (RPM) og rotasjonsretning.

Idet det nå vises til fig.7 vises der et arrangement hvori en pakker 100 hentes opp fra en fiksert posisjon inne i borehullet 12. Det betingelsesavfølende verktøy 18 er festet til den nedre ende av verktøystrengen 16 og et inngrepsverktøy 102 er festet til den nedre ende av betingelsesavfølingsverktøyet 18. Inngrepsverktøyet 102 er konfigurert til å låses til pakkeren 90 og løsgjøre denne for å fjernes fra borehullet 12. Verktøystrengen 16 senkes inn i borehullet 12 til inngrepsverktøyet 102 blir sikkert låst på pakkeren 90. Pakkeren 100 blir typisk frigitt fra inngrep med veggen av borehullet 12 ved å trekke verktøystrengen 16 oppover og/eller ved å rotere verktøystrengen 16, slik at det utøves strekk og moment på pakkeren 100. I dette tilfelle bør verktøyet da være konfigurert til å måle i det minste strekk/kompresjon (vekt) og moment nær pakkeren 100.

Fig. 8 illustrerer et eksempelvist pilot-fresearrangement hvori en roterende pilotfres 104 er festet til det betingelsesavfølende verktøy 18 og verktøystrengen 16. Fresen 104 har et generelt sylindrisk sentralt legeme 106 med et antall radielt utoverragende freseblad 108. Legemet 106 har en neseseksjon 110. Fresen 104 er vist i kontakt med en øvre ende av et rørformet element 112 som har kilt seg fast i borehullet 12. Det er ønskelig å frese bort det rørformede legeme 112 ved rotasjon av fresen 104, slik at fresebladene 108 bringes til å kutte bort det rørformede element 112. Fresen 104 er således satt på toppen av det rørformede element 112, slik at nesen 110 stikkes inn i det rørformede element 112 og bladene 108 kommer i kontakt med den øvre ende av det rørformede element 12. Under operasjon sirkuleres boreslam ned gjennom verktøystrengen 16, verktøyet 18 og fresen 104. Boreslammet går ut fra fresen 104 nær den lokalitet hvor bladene 108 kommer i kontakt med det rørformede element 112 og tjener til å smøre kutteprosessen og/eller tilveiebringe en anordning for å sirkulere borekaks til overflaten via borehullfluidet i ringrommet.

I freseoperasjoner som for eksempel den som er vist i fig.8 er det til hjelp å kunne være i stand til å detektere momentkreftene, rotasjonsretningen, vekt (dvs. aksielle strekk og/eller kompresjonskrefter utøvet på fresen av verktøystrengen 16) og rotasjonshastigheten av fresen 104. Verktøyet 18 bør således konfigureres til i det minste å detektere disse brønnoperasjonsparametere. I tillegg kan graden av tilbakestøt av fresen 104 bestemmes ved å innlemme en vibrasjonsføler (ikke vist) av en type kjent på dette område, i følerseksjon 36 av verktøyet 18. Den avfølte informasjon anvendes så for å foreta reguleringer av freseprosedyren (dvs. en endring i RPM, nedsetting eller oppløfting av fresen) for å forbedre freseprosedyren.

Fig. 9 illustrerer en opphentingsoperasjon med bortfresing og innlemmer anordninger og fremgangsmåter ifølge den foreliggende oppfinnelse. I dette tilfelle er en bunnhullssammenstilling (BHA) 118 blitt sittende fast i borehullet 12. BHA 118 inkluderer en borkrone 120 og en borerørseksjon 122 som strekker seg oppover derfra. Borerørseksjonen 122 er en stubbedel av borerørstrengen som er tilbake etter at resten av borestrengen har blitt kuttet bort og fjernet. BHA 118 er bare et eksempel på en komponent som kan bli sittende fast i borehullet. Andre komponenter som kan bli værende igjen eller sittende fast i borehullet 12 inkluderer filterduk, fôringer, borerørseksjoner, fôringsrørseksjoner osv.

Festet til den nedre ende av verktøystrengen 16 er det betingelsesavfølende verktøy 18 og et utfresingsverktøy 124, som tjener som arbeidsstykket 20. Utfresingsverktøyet 124 inkluderer en roterende sko 126 med en ringformet kutteegg 128 som er konstruert for å kutte bort formasjonen omkring den fastsittende BHA 118. På denne måte blir den fastsittende komponent 118 overboret og blir lettere å fjerne. I denne operasjon er det spesielt ønskelig å vite momentkreftene som opptrer nær utfresingsverktøyet 124. Det betingelsesavfølende verktøy 18 bør således være konfigurert til å avføle i det minste momentkrefter. Foretrukket er verktøyet 18 også konfigurert til å avføle RPM og rotasjonsretningen for å hjelpe til med å hindre utilsiktet avvridning av eller skade på utfresingsverktøyet 124 eller på den fastsittende komponent.

Det bemerkes at dataakvisjonssystemet 22 foretrukket inkluderer en grafisk skjerm, 23, i fig.1, av en type kjent på området, slik at en personlig operatør tillates å observere indikasjoner på brønnoperasjonsbetingelser og foretar reguleringer på brønnoperasjonen (for eksempel ved å regulere rotasjonshastigheten eller den utøvede vektbelastning) i respons dertil. Effekten av reguleringen vil detekteres av brønnfølerne på verktøyet 118 og blir så transmittert til overflaten 14 hvor den vil bli mottatt av dataakvisjonssystemet 22. Det kan således sees at et lukket sløyfesystem er tilveiebrakt for kontroll av ikke boreanvendelser basert på avfølte data.

Det bemerkes videre at skjermen og dataakvisjonssystemet 22 kan omfatte en passende programmert personlig regnemaskin (PC), i motsetning til «rigg-gulv» skjermer assosiert med MWD- og LWD-systemer. På grunn av at der er færre og mindre komplekse parametere å måle og overvåke et typisk MWD- eller LWD-system kreves en mindre kompleks og dyr skjerm og akvisjonssystem.

I et ytterligere aspekt av oppfinnelsen er det ved anvendelse av et lukket sløyfesystem mulig med automatisert eller halvautomatisert kontroll av ikkeboreprosessen. Prosessoren 53 prosesserer målinger foretatt av følerne i det betingelsesavfølende verktøy 18, i det minste delvis nede i brønnen under operasjoner i borehullet 12. De prosesserte signaler eller de regnemaskinbehandlede resultater transmitteres til overflaten 14 ved hjelp av senderen 56 i det betingelsesavfølende verktøy 18. Disse signaler eller resultater mottas ved overflaten 14 av dataakvisjonssystemet 22 og sendes til kontrolleren 24. Kontrolleren 24 kontrollerer så brønnoperasjoner i respons til signalene eller resultater levert til denne.

Prosessoren 53 kan også kontrollere operasjonen av følerne og andre anordninger i verktøystrengen 16. Prosessoren 53 inne i verktøyet 18 kan også prosessere signaler fra de forskjellige følere i det betingelsesavfølende verktøy 18 og også kontrollere deres operasjon. Prosessoren 53 kan også kontrollere andre anordninger assosiert med verktøyet 18, som for eksempel innretningen med fôringsrørkutteren 80 eller underrømmeren 90. En separat prosessor kan også anvendes for hver føler eller anordning. Hver føler kan også ha ytterligere koplingskretser for sine særegne operasjoner. Prosessoren 53 inneholder foretrukket én eller flere mikroprosessorer eller mikrokontrollere for prosessering av signaler og data og for å utøve kontrollfunksjoner, «solid state» hukommelsesenheter for lagring av programmerte instruksjoner, modeller (som kan være interaktive modeller) og data, og andre nødvendige kontrollkretser. Mikroprosessorene kontrollerer operasjonen av de forskjellige følere, tilveiebringer kommunikasjon blant brønnfølerne og kan tilveiebringe toveisdata og signalkommunikasjon mellom verktøyet 18 og utstyret på overflatene 14 via toveis slampulstelemetri.

Overflatekontrolleren 24 mottar signaler fra brønnfølerne og anordningene og prosesserer slike signaler ifølge programmerte instruksjoner innført i kontrolleren 24. Kontrolleren 24 viser ønskede boreparametere og annen informasjon på en skjerm/monitor 23 som anvendes av en operatør for å kontrollere boreoperasjonene. Kontrolleren 24 inneholder foretrukket en datamaskin, hukommelse for lagring av data, registreringsanordning for registrering av data og andre nødvendige mer perifere oppgaver. Kontrolleren 24 kan også inkludere en simulasjonsmodell og prosesserer data ifølge programmerte instruksjoner. Kontrolleren 24 kan også være innrettet til å aktivere alarmer når det opptrer visse usikre eller uønskede operasjonsbetingelser.

Mens betingelsesavfølingsverktøyet 18 i de beskrevne utførelsesformer er vist å være direkte forbundet til arbeidsstykket 20 behøver dette ikke alltid å være slik. Det er mulig at et tverrverktøy eller en annen slags komponent kan festes midlertidig mellom arbeidsstykket 20 og verktøyet 18.

Den foregående beskrivelse er rettet på spesielle utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse for formålet med illustrasjon og forklaring. Det er imidlertid klart for en fagkyndig at mange modifikasjoner og endringer til de i det foregående angitte utførelsesformer er mulig uten å gå utenfor rammen og idéen for oppfinnelsen.

Claims

PATENTKRAV

1. System for deteksjon av en brønnbetingelse i et borehull (12) under en ikkeborende operasjon,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t systemet omfatter:

en verktøystreng (16) dannet av et rør for å anbringes innen borehullet (12); en fiskeanordning konfigurert for å transporteres inn i borehullet (12) ved å benytte verktøystrengen (16);

i det minste én føler (38, 40) langs verktøystrengen (16) for å avføle brønnbetingelsen, den i det minste ene føler (38, 40) er konfigurert for å transporteres inn i borehullet (12) med fiskeanordningen ved å benytte verktøystrengen (16); og

en prosesseringsseksjon (50) for å motta data relatert til brønnbetingelsen.

2. System ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t senderen benytter slampulstelemetri.

3. Fremgangsmåte for å utføre en ikke-borende brønnborehulloperasjon, k a r a k t e r i s e r t v e d a t den omfatter:

å integrere et arbeidsstykke (20) og et betingelsesavfølende verktøy i en verktøystreng (16);

å anbringe verktøystrengen (16) i et borehull (12);

å aktivere arbeidsstykket (20) for å gjennomføre en ikke-borende brønnoperasjon;

å detektere i det minste én brønnbetingelse med betingelsesavfølende verktøy (18) idet arbeidsstykket (20) opereres;

å motta data relatert til den i det minste ene brønnbetingelse innen en prosesseringsseksjon (50) av det betingelsesavfølende verktøy (18); og å rotere verktøystrengen (16).