NO343660B1 - "Fremgangsmåte for innkjøring og aktivisering av et hydraulisk aktivisert verktøy i et brønnhull - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

1. Oppfinnelsens område

[0001] Oppfinnelsen angår generelt konstruksjon av sirkulasjonsventiler som brukes i brønnhull.

2. Beskrivelse av relatert teknikk

[0002] US 6435282 B1 omtaler forbedret ringformet strømningssikkerhetsventilapparat og fremgangsmåte hvor ventilen omfatter en toveis uavhengig elektromekanisk styrt ventilsammenstilling som innbefatter en bevegelig tetning, kraftkilde, elektrisk motor og styringssystem som er i stand til å operere med eller uten kraft eller styringsinnganger fra overflaten.

[0003] Sirkulasjonsventiler benyttes for å skaffe fluidforbindelse mellom det sentrale strømningsløp og ringrommet. Den typiske sirkulasjonsventil har en glidehylse som er bevegelig for selektivt å dekke flere porter som tillater fluidstrømming mellom ringrommet og strømningsløpet. Disse ventiler er viktige under en operasjon for kjøring av en anordning inn i et brønnhull. De tillater sirkulering av fluid inn i strømningsløpet fra ringrommet (oppfylling), eller fra strømningsløpet ut i ringrommet (sirkulasjon). De sikrer også at trykk utjevnes mellom strømningsløpet og ringrommet. En typisk anvendelse for en sirkuleringsventil vil være å kjøre inn og sette en oppblåsbar pakning på kveilrør. Sirkulasjonsventilen vil være åpen under innkjøring. Når pakningen når den dybde hvor den skal settes, må sirkulasjonsventilen være lukket for å sette pakningen. I konvensjonelle konstruksjoner er overflateintervensjon nødvendig for å lukke ventilen. Normalt oppnås dette ved å slippe en lukkekule inn i strømningsløpet. Kulen lander på et kulesete i ventilen. Fluidtrykk økes bak kulen, og hylsen blir da omstilt til lukket stilling. I mange tilfeller, innbefattende setting av en oppblåsbar pakning, er det uønsket å slippe en lukkekule for å lukke hylsen. Operasjonen kan være tidkrevende og ødeleggende for operering av verktøy under kulen. Det er således ønskelig å skaffe en alternativ metode for selektiv lukking av sirkulasjonsventilen.

[0004] Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å avhjelpe problemene ved kjent teknikk.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0005] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en fremgangsmåte for innkjøring og aktivisering av et hydraulisk aktivisert verktøy i et brønnhull, kjennetegnet ved at fremgangsmåten omfatter følgende trinn:

- sammenstilling av en kjørestreng som har et hydraulisk aktivisert verktøy, og en autonom sirkulasjonsventil som har åpne og lukkede stillinger;

- innkjøring av kjørestrengen i brønnhullet med sirkulasjonsventilen i dens åpne stilling;

- la sirkulasjonsventilen bevege seg fra sin åpne stilling til sin lukkede stilling autonomt; og

- aktivisering av det hydraulisk aktiviserte verktøy.

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

[0007] Oppfinnelsen tilveiebringer systemer og fremgangsmåter for operering av en sirkulasjonsventil slik at ventilen vil automatisk lukke uten behov for at en kule må slippes eller annen intervensjon fra overflaten. Sirkulasjonsventilen er autonom og vil fortrinnsvis aktiveres fra en åpen til en lukket stilling ved hjelp av en kraftskrue eller annen egnet drivkraft-mekanisme. I en utføringsform aktiveres ventilen av en timer slik at den vil lukke etter et forutbestemt tidsforløp. I ytterligere utføringsformer er ventilen tilknyttet en sensor for å detektere visse brønnhullstilstander, så som strømning, trykk eller temperatur eller en kombinasjon av tilstander. Når en forut bestemt tilstand eller et sett av tilstander detekteres, lukker ventilen. I samsvar med enda ytterligere utføringsformer, er et akselerometer eller en posisjonssensor tilknyttet sirkuleringsventilen for å bestemme når pakningen eller annet verktøy har nådd sin ønskede dybde. Ved dette tidspunkt lukkes ventilen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0008] Fig.1 er et lengdesnitt gjennom et kjørearrangement hvor en oppblåsbar broplugg innkjøres i et brønnhull på kveilrør som har en sirkulasjonsventil konstruert i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

[0009] Fig.2 viser et nærmere lengdesnitt gjennom arrangementet vist i fig.1, hvor sirkulasjonsventilen nå er blitt lukket som forberedelse til å sette bropluggen.

[0010] Fig.3 viser et lengdesnitt gjennom arrangementet vist i fig.1 og 2, hvor bropluggen nå er blitt satt.

[0011] Fig.4 viser et lengdesnitt gjennom et eksempel på en sirkulasjonsventil som er konstruert i samsvar med foreliggende oppfinnelse og i en åpen, sirkulerende konfigurasjon.

[0012] Fig.5 viser et lengdesnitt gjennom sirkulasjonsventilen vist i fig.4, nå i en lukket konfigurasjon.

[0013] Fig.6 viser en utføringsform for en styremodul som brukes med sirkulasjonsventilen ifølge fig.4 og 5.

[0014] Fig.7 viser en alternativ utføringsform for en styremodul som brukes med sirkulasjonsventilen ifølge fig.4 og 5.

NÆRMERE BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRINGSFORMER

[0015] Fig.1 og 2 viser et eksempel på brønnhull 10 av slankhull-typen, som er boret gjennom jorden 12. Brønnhullet 10 er fôret med stål-fôringsrør 14. To separate, hydrokarbonholdige formasjonslag 16, 18 finnes i jorden 12 og er atskilt ved et mellomrom 20 av forholdsvis ugjennomtrengelig bergart. Perforeringer 22, 24 er tidligere blitt utformet gjennom fôringsrøret 14 og inn i lagene henholdsvis 16 og 18, for å tillate fluidforbindelse fra formasjonene 16, 18 inn i brønnhullet 10. I denne illustrasjon er det ønskelig å kjøre inn og sette en oppblåsbar bropluggpakningsanordning i brønnhullet 10 mellom de øvre perforeringer 22 og de nedre perforeringer 18. Dette kan gjøres fordi, f.eks. den nedre formasjon 18 er blitt utsatt for vann-infiltrering eller liknende, slik at det ikke lenger er ønskelig å produsere fra den nedre formasjon 18.

[0016] Et brønnhode 26 befinner seg ved overflaten 28. Et eksempel på kveilrørkjørearrangement, generelt antydet ved 30, er vist under innkjøring i brønnhullet 10 gjennom brønnhodet 26. Kveilrør 32 løper ut fra spolen 34 og innføres i brønnhodet 26 ved hjelp av en kveilrør-innføringsanordning 36 av kjente type. Fagkyndige på området vil forstå at selv om kveilrøret 32 er en kontinuerlig rørstreng, vil kveilrør-kjørearrangementet 30 faktisk inneholde et antall koplingsstykker og verktøy som er inkorporert i det, men vil danne et sentralt strømningsløp langs sin lengde. Den nedre ende av kveilrør-kjørearrangementet 30 bærer en oppblåsbar broplugg 38. I kveilrør-kjørearrangementet 30 inngår også en nippelprofil posisjonsindikator som er konstruert for å lokalisere og låses inn i landingsnippelen 42 i fôringsrøret 14. Kveilrør-kjørearrangementet 30 omfatter også en autonom sirkuleringsventil 44, som er konstruert i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Sirkulasjonsventilens 44 konstruksjon og funksjon vil snart bli nærmere beskrevet. Det skal bemerkes at detaljene ved overflateventiler og fluid-trykksetting av kveilrøret er ikke vist i fig.1 eller nærmere beskrevet her, da slike detaljer er godt forstått av fagkyndige innen faget.

[0017] Fig.2 og 3 viser komponentene tilknyttet nedihullspartier av kveilrørkjørearrangementet 30 mer detaljert. I fig.2 er nippelprofil-posisjonsindikatoren 40 blitt anbrakt i landingsnippelen 42. Sirkulasjonsventilen 44 som kan ses å ha sidefluidporter 48, er beveget fra sin åpne konfigurasjon til en lukket stiling. Bropluggen 38 er i en ikke-satt posisjon, men er på linje med det ugjennomtrengelige lag 20 og mellom perforeringer 22 over og perforeringer 24 under. I fig.3 er bropluggen 38 blitt blåst opp ved hjelp av øket fluidtrykk i kveilrøret 32. Når den er satt, danner bropluggen 38 en fluidtetning mellom produksjonssonene 16 og 18.

[0018] Fig.4 og 5 viser detaljer ved den autonome sirkuleringsventil 44 som er konstruert og arbeider i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Ventilen 44 omfatter et ventilhus 50 som har en øvre overgang 52 med et gjenget muffeparti 54 for tilkopling til kveilrør eller andre komponenter i kveilrør-kjørearrangementet 30. Den øvre overgang 52 er gjengeforbundet med en sirkulasjonsovergang 56. Et ytterhus 58 er festet til sirkulasjonsovergangens 56 nedre ende. En nedre overgang 60 er festet til ytterhusets 58 nedre ende. Den nedre overgang 60 har et avgrenset aksialt strømningsløp 62 som passerer sentralt gjennom og en gjengeforbindelse 64 av tapp-typen.

[0019] Ytterhuset 58 omslutter en kraftskrueenhet, generelt betegnet som 66. Fra den nedre ende og oppover, omfatter kraftskrueenheten 66 en batterihus-tilkopling 68 for tilkopling av et batteri (ikke vist) eller annen kraftkilde og et elektronikkhus 70. En kraftledning 72 strekker seg fra elektronikkhuset 70 til en rotasjonsmotor 74. I en for tiden foretrukket utføringsform, er motoren 74 en børsteløs motor, men kan også være hvilken som helst type av egnet motor. Rotasjonsakselen 76 fra motoren 74 er koplet til transmisjonen 78, og et transmisjonsdrev 80 er koplet til kraftskrue-drivelementet 82 for å rotere dette under kraftpåvirkning fra motoren 74.

En skrueformet grenseflate 84 er anordnet mellom drivelementet 82 og en ventilstamme 86. Den skrueformede grenseflate 84 omdanner drivelementets 82 rotasjonsbevegelse til aksialbevegelse av ventilstammen 86 i en ventilstammepassasje 88 i sirkulasjonsovergangen 56.

[0020] Et antall fluidstrømningsbaner er avgrenset i ventilen 44. Sirkulasjonsovergangen 56 inneholder side-fluidkanaler 48 som tillater fluidforbindelse mellom ventilstammepassasjen 88 og ringrommet 90 som omgir ventilen 44. I tillegg er der en aksial strømningsbane 92 som lar fluid passere aksialt gjennom ventilen 44 når ventilen 44 er i den åpne konfigurasjon, vist i fig.4. I den viste utføringsform, omfatter den aksiale bane 92 strømningskanaler 94, som er boret aksialt gjennom sirkulasjonsovergangen 56, et ringformet kammer 96, og et ringformet strømningsrom 98. Det ringformede strømningsrom 98 er avgrenset mellom ytterhuset 58 og et innerhus 100 som beskytter deler av den ovenfor beskrevne kraftskruemekanisme. Disse strømningsbaner lar fluid strømme under drift som om nødvendig for utjevning og sirkulasjon. Under innkjøring av kveilrør-kjørearrangementet 30, med ventilen 44 i den åpne stilling vist i fig.4, søker fluid å sirkulere gjennom sidestrømningskanalene 48 da dette utgjøre banen med minst motstand.

[0021] I fig.6 er elektronikkhuset 70 skjematisk vist og omsluttet en motordrivenhet 102 og en autonom aktuator, eller styremodul 104 som aktiviserer motordrivenheten 102 når en forut bestemt tilstand eller sett av tilstander er nådd. I denne utføringsform omfatter aktuatoren 104 en timer som kan forhåndsinnstilles til å gi en forut bestemt forsinkelse før motor-drivenheten 102 aktiviseres av aktuatoren 104. Under drift er aktuatoren 104 forhåndsinnstilt ved overflaten 28 før strengen 30 innkjøres i brønnhullet 10 for å gi en forut bestemt tidsforsinkelse (f.eks. 8 timer). Kjørestrengen 30 blir så kjørt inn i brønnhullet 10 med sirkuleringsventilen 44 i den åpne konfigurasjon slik at fluid kan sirkuleres gjennom portene 64, 48 i ventilen 44 under innkjøring. Nippelprofil-posisjonsindikatoren 40 lander på landingsnippelen 42 for å posisjonere bropluggen 38 ved dens ønskede settedybde. Etter at den forutbestemte tid har forløpt, vil timeren 104 aktivisere motordrivenheten 102 til å energisere motoren 74. Når motoren 74 er energisert, vil den bringe transmisjonen 78 til å rotere drivelementet 82 i kraftskrueenheten 66. Som følge av drivelementets 82 rotasjon, beveges ventilstammen 86 aksialt oppover til den lukkede stilling vist i fig.5 hvor ventilstammen 86 blokkerer sidestrømningsportene 48. Med side-strømningsportene 48 nå lukket, blir fluid som strømmer ned gjennom kveilrøret 32 tvunget til å passerer gjennom aksialstrømningsbanen 92 i ventilen 44. Når ventilen 44 er lukket på denne måte, kan fluidtrykk i kveilrøret 32 brukes til å sette bropluggen 38, på en måte som er kjent innen faget.

[0022] Ventilen 44 kan alternativt anvende en elektronikkmodul 70’ (vist i fig.7), som er konstruert i henhold til alternative utføringsformer for å bringe ventilen 44 til å arbeide autonomt. Fig.7 viser, på skjematisk måte, en elektronikkmodul 70’ som omfatter en sensor 106 som er av kjent type innen faget for detektering av en spesiell brønnhullstilstand, så som temperatur eller trykk. Ved drift vil elektronikkmodulen 70’ bringe ventilen 44 til å lukke ved detektering av en spesiell brønnhullstilstand (trykk eller temperatur) som vil opptre når sensoren har nådd en spesiell dybde eller posisjon i brønnhullet 10 (dvs. settedybden).

[0023] Alternativt, kan sensoren 106 omfatte et akselerometer eller en posisjonssensor. I så tilfelle kan sensoren 106 bringe ventilen 44 til å lukke når akselerometeret eller posisjonssensoren detekterer at kjørestrengen 30 er blitt landet i landingsnippelen 42, og således indikere at settedybden er blitt nådd. Det skal bemerkes at selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med innkjøring og setting av en broplugg-pakningsanordning 58, kan fremgangsmåtene og anordningene som her er beskrevet også brukes for innkjøring og aktivisering av andre hydraulikk-aktiviserte verktøy.

Claims (4)

PATENTKRAV

1. Fremgangsmåte for innkjøring og aktivisering av et hydraulisk aktivisert verktøy i et brønnhull (10),

k a r a k t e r i s e r t v e d a t fremgangsmåten omfatter følgende trinn:

- sammenstilling av en kjørestreng (30) som har et hydraulisk aktivisert verktøy, og en autonom sirkulasjonsventil (44) som har åpne og lukkede stillinger; - innkjøring av kjørestrengen (30) i brønnhullet (10) med sirkulasjonsventilen (44) i dens åpne stilling;

- la sirkulasjonsventilen (44) bevege seg fra sin åpne stilling til sin lukkede stilling autonomt; og

- aktivisering av det hydraulisk aktiviserte verktøy.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t trinnet med å aktivisere det hydraulisk aktiviserte verktøy videre omfatter setting av en oppblåsbar broplugg (38).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t trinnet med å la sirkulasjonsventilen (44) bevege seg til sin lukkede stilling videre omfatter energisering av en kraftskrue (66) etter et forut bestemt tidsforløp.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t hvor trinnet med å la sirkulasjonsventilen (44) bevege seg til sin lukkede stilling videre omfatter energisering av en kraftskrue (66) ved detektering av en viss brønnhullstilstand.