NO343842B1

NO343842B1 - Pakningsgjenvinningsfres med restfjerning

Info

Publication number: NO343842B1
Application number: NO20111518A
Authority: NO
Inventors: Steven G Blair
Original assignee: Baker Hughes A Ge Co Llc
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2019-06-17
Also published as: GB2482259A; MY156490A; NO20111518A1; AU2010248793B2; BRPI1012151B1; CA2761304A1; AU2010248793A1; GB201117959D0; WO2010132807A2; CA2761304C; WO2010132807A3; BRPI1012151A2; US20100288485A1; SG175886A1; US7861772B2; GB2482259B

Description

OMRÅDE FOR OPPFINNELSEN

[0001] Området for oppfinnelsen er oppfresing (oppboring) av et brønnverktøy og mer nøyaktig en pakning som er i stand til å gjenvinnes etter at den er frest løs og konfigurering av fresen for å lede freseavfall til fresefjernings-verktøyet gjennom passasjer konfigurert for å minimalisere tilstopping.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

[0002] Når en metallgjenstand, slik som en seksjon av et fôringsrør, en pakning, eller et tapsverktøy, skal fjernes fra en brønnboring, er den beste metoden for fjerning ofte å frese gjenstanden inn i små avskjæringer med en fres slik som en pilotfres, en seksjonsfres, eller en skrapfres, og så fjerne avskjæringene (borekakset) fra brønnboringen. Videre vil et freseverktøy ofte resultere i fjerningen av skjell, sement eller formasjonsavfall fra et hull.

[0003] Det er viktig å fjerne borekakset, eller avfallet, fordi annet utstyr som påfølgende nyttes i brønnboringen kan innbefatte tetningsoverflater eller elastomerer, som kan skades ved at løse metallavskjæringer etterlates i hullet. Mest vanlig, er metallavskjæringer og annet avfall dannet ved fresing fjernet fra brønnboringen ved å sirkulere fluid ned innsiden av arbeidsstrengen og ut åpninger i freseverktøyet, så opp ringrommet til overflaten av den brønnstedet. Denne "fremoversirkulasjons"-metode etterlater vanligvis noe avskjæringer eller avfall fast på siden av brønnfôringsrøret eller brønnboringsoverflaten, og disse avskjæringer eller avfall kan skade noe av verktøyene som etterfølgende kan kjøres inn i hullet. Også sikkerhetsanordninger, slik som utblåsningssikringer har vanligvis et antall av hulrom og spalter i hvilke avskjæringer kan sette seg fast, og derved forringe ytelsen av anordningen eller muligens til og med forhindre dens operasjon.

Fjerning og utrensing av slike sikkerhetsanordninger kan være ekstremt kostbart, og koster ofte en kvart million dollar eller mer i tilfellet av en dypvannsrigg. Videre, kan hurtig strømning av avfallsladefluidet gjennom fôringsrøret til og med skade overflateutstyret. Ikke desto mindre, i anvendelser hvor en stor mengde av metall må fjernes, er det vanligvis nødvendig å frese ved en relativ hurtig hastighet, slik som 15 til 30 fot av fôringsrør pr. time. Disse anvendelser krever generering av relativt store utfresninger, og disse utfresninger må fjernes ved den angitte metode med "fremoversirkulasjon" som fører metallavskjæringene opp til brønnstedoverflaten via ringrommet.

[0004] I noen anvendelser, slik som preparering for boring av flerlaterale brønnboringer fra en sentral brønnboring, er det kun nødvendig å fjerne en relativt kort lengde av fôringsrør fra den sentrale boring, i området av 5 til 30 fot. I disse anvendelser, kan fresing utføres ved en relativt lav hastighet, som genererer en noe begrenset mengde av relativt små avskjæringer. I disse anvendelser, hvor en relativt liten mengde av relativt små avskjæringer er generert, er det mulig å overveie fjerning av avskjæringene ved å fange dem innen bunnhullssammenstillingen, etterfulgt ved trekking av bunnhullssammenstillingen etter komplettering av freseoperasjonen. Fordelen med å gjøre således, er at avskjæringene er forhindret fra å feste seg fast i brønnboringen eller i en utblåsingssikring, slik at risikoen for skade på utstyr er unngått.

[0005] Noe utstyr, slik som Baker Oil Tools kombinasjonskuletype "Jet and junk" kurv, produkt nr.130-97, baserer seg på reversert sirkulasjon for å trekke store stykker av skrap inn i et brønnskrapfjerningsverktøy. Dette produkt har en rekke av bevegbare fingre som er avbøyd av skrapet brakt inn i kurven, og som så fanger de store stykker av skrap. En eduktorstråle induserer strømming inn i bunnen av skrapkurven. Dette verktøy er typisk, ved at det generelt er konstruert for å fange større stykker av skrap som har blitt etterlatt i hullet. Det er ikke effektivt ved fjerning av lite avfall, fordi det generelt vil tillate lite avfall å passere tilbake ut gjennom kurven.

[0006] Dessuten, er evnen til dette verktøy for å plukke opp avfall begrenset av fluidstrømmingsmengden som kan oppnås gjennom arbeidsstrengen, fra en pumpe ved brønnstedet. I anvendelser, hvor verktøyet må passere gjennom en boring med begrenset diameter, for påfølgende å operere i en boring med stor diameter, er effektiviteten av verktøyet i høy grad begrenset av den tilgjengelige fluidstrømningsmengde. I tillegg, hvis sirkulasjon er stoppet, kan lite avfall falle ned bak avlederfingerne, og således forhindre disse fra å åpne hele veien. Videre, hvis dette verktøyet blir kjørt inn i et hull for å fjerne små avskjæringer etter en freseoperasjon, ville de små avskjæringer måtte falle ned til bunnen av hullet, hvilket gjør deres fjerning vanskeligere. I virkeligheten er dette verktøyet fremskaffet med kjerneboringsblader for kjerneboring inn i bunnen av hullet, for å plukke opp gjenstander som har falt ned til bunnen av hullet.

[0007] En annen type av et slikt produkt er kombinasjonen av en Baker Oil Tools "jet bushing", produkt nr.130-96, og en innvendig støvelkurv, produkt nr.130-21 som benytter en strålevirkning for å indusere fluidstrømming inn i verktøyet ladet med smått avfall. Den innvendige støvelkurv skaper en slynget bane for fluidet, som bevirker at avfallet faller ut og blir fanget på innvendige plater. Et innvendig filter er også fremskaffet for ytterligere å fjerne avfall fra fluidet som går ut av verktøyet. Det utgående fluid er trukket av strålen tilbake inn i ringrommet som omgir verktøyet. Imidlertid, her som tidligere, hvis dette verktøy skal kjøres inn i et hull for å fjerne små avskjæringer etter en freseoperasjon, vil de små avskjæringer falle til bunnen av hullet, hvilket gjør deres fjerning vanskeligere. Videre, er igjen evnen for et verktøy til å plukke opp avfall begrenset av fluidstrømmingsmengden (hastigheten) som kan oppnås gjennom arbeidsstrengen.

[0008] En annen kjent utforming er representert ved Baker Oil Tools modell M reverserende sirkulasjonsverktøy, som anvender en pakningskopp-tetning for å stenge av brønnboringen mellom fluidtilførsels-utgangsporter og returfluidutgangsporter. En reverserende sirkulasjonsstrømming er skapt av fluidtilførselsutgangsporter som fører fluid inn i ringrommet under pakningskopp-tetningen, som kan bevirke fluidstrømming inn i bunnen av en tilknyttet fres eller fiskeverktøy. Dette bringer fluid mettet med avfall inn i den sentrale boring av det reverserende sirkulasjonsverktøy, og fanges innen legemet av verktøyet. Det reverserende sirkulasjonsfluid går ut av legemet til verktøyet gjennom returfluid-utgangsporter over pakningskopp-tetninger og strømmer til overflaten av brønnstedet via ringrommet. Dette verktøy baserer seg på separasjon av tilførselsfluid og returfluidet, ved bruk av pakningskopp-tetningen mellom fluidtilførsels-utgangsportene og returfluid-utgangsportene. For å unngå skade på denne kopp under rotasjon av verktøyet, må pakningskopp-tetningen være bygd på en lagersammenstilling, som tilfører betydelig kostnad til verktøyet. I tillegg, er her som tidligere evnen av dette verktøy til å plukke opp avfall begrenset av fluidstrømmingsmengden som kan oppnås gjennom arbeidsstrengen.

[0009] Fresing av brønnhullskomponenter genererer avfall som må fjernes fra sirkulasjonsfluid. Fluidsirkulasjonssystemer som fremviser strømming i forskjellige retninger har blitt utprøvd. En konstruksjon innbefatter reverserende sirkulasjon hvor det rene fluid kommer ned et omgivende ringrom til en fres og går gjennom heller store porter i fresen for å føre de utviklede avskjæringer inn i fresen til en kutteseparator slik som VACS-verktøyet solgt av Baker Oil Tools. Verktøy i likhet med VACS'en kan ikke benyttes over en slammotor som driver fresen og kan kun benyttes under en slammotor ved anvendelse av en ringromsfres. Ved siden av disse begrensninger, er freseutformingen som krever store avfallsretur-passasjer, som er sentralt lokalisert, tvinger skjærestrukturen til å være hovedsakelig ved den ytre periferi og begrenser anvendelsen av et slikt system til spesifikke anvendelser.

[0010] Det mer vanlige system innbefatter pumping av fluid gjennom en spindel i skjærefangeren, slik at den kan gå ned til fresen og returnere opp det omgivende ringformede rom til en atskilt passasje i testfangeren. Vanligvis er det en utvendig avdeler som styrer den avfallsmettede strøm inn i fjerningsverktøyet. Disse utforminger har typisk ventiler av forskjellige typer for å holde avfallet i verktøyet hvis sirkulasjonen stoppes. Disse ventiler er problemområder fordi fanget avfall som går gjennom, vil noen ganger klebe seg til ventildelen og enten holde den åpen eller lukket. Konstruksjonene innbefattet et filter for å fjerne fine avskjæringer men filteret ble plassert på det ytre av verktøyet hvilket setter den i en vanskelig situasjon under håndtering ved overflaten eller under kjøring inn i posisjon nede i hullet. Disse konstruksjoner fokuserte på å gjøre spindelen til hovedkonstruksjonsdelen i anordningen hvilket resulterte i begrensning av tverrsnittsarealet og volumet tilgjengelig for å fange og lagre avfall. Disse egenskaper gjorde disse anordninger mer tilbøyelig til å fylles før fresingen var avsluttet. I de tidligere konstruksjoner, til tross for tilstedeværelsen av et filter i strømmingsstrømmen gjennom verktøyet, ville noe finmateriale gå gjennom og samles i det omgivende ringrom. De festede avfallsbarrierer kunne sette seg fast når verktøyet ble flyttet. I noen konstruksjoner var løsningen å fjerne mengden av avfallsbarrieren til verktøyhuset eller å la avfallsbarrieren flyttes for å åpne et omløp. I de tidligere kjente konstruksjoner, som benyttet kopptetninger for eksempel låsing opphulls, hvis filteret i verktøyet ble tilstoppet ettersom verktøyet ble fjernet, kunne brønnen erfare et vakuum eller stempelsuging hvis et omløp rundt kopptettingen ikke ble åpnet.

[0011] Typisk for den sistnevnte type av konstruksjoner er USP 6,250,387. Den mottar avfall i fig.3 ved 11 og alt avfallet må gå klar av kulen 12 som virker som en enveis-ventil for å holde avfall hvis sirkulasjonen er stoppet. Avfall tilstopper denne ventil. Filteret 6 er på det ytre av verktøyet og er utsatt for skade ved håndtering ved overflaten eller innkjøring inn i brønnen. Skjermfilterfluid går inn ved 7 ettersom verktøyet er fjernet. Det har et nødomløp 20 hvis filteret 6 tilstoppes under fjerningsoperasjoner. Det baserer seg på en stor spindel med en passasje 3 som begrenser volumet tilgjengelig for fanging av avfall. Ved konstruksjon, er koppen 5 alltid utvidet.

[0012] USP 7,188,675 har igjen en stor spindelpassasje 305 og tar avfallsmettet fluid inn ved 301 ved bunnen av fig.4. Det benytter innvendige dreieventildeler 203, vist lukket i fig.5A og åpen i fig.5B. Disse ventiler kan gro til med avfall. Det har et utvendig filter 303, som kan skades under håndtering eller innkjøring. Dets avleder 330 er fast.

[0013] Til slutt, har USP 6,776,231 utvendig eksponert filtermaterialet 4 og en avfallsventil 20, vist i fig.3, som kan tilstoppes med avfall. Den viser ikke en tilbaketrekkbar barriere 9 som krever en opplagring for en del av verktøyet 7 i brønnboringen og nedsettingsvekt. Denne barriere har imidlertid, når den er i kontakt med fôringsrøret, passasjer for å prøve å føre avfallsmettet strømming og disse passasjer kan tilstoppes.

[0014] Brønnopprensingsverktøy med barrierer som fungerer ved bevegelse i én retning og separat når verktøyet er beveget i en motsatt retning er vist i Palmer US-søknad 2008/0029263. Andre leddede barrierer er illustrert i USP 6,607,031 som benytter nedsettingsvekt og USP 7,322,408 som benytter en oppblåsbar og en trykkaktuert flyttehylse som avdekker en kombinert ring for å la denne ekspandere og bli en avleder.

[0015] VACS-verktøyet solgt av Baker Hughes Incorporated er vist i mer detalj i fig. 1-4 angitt som tidligere kjent teknikk. Som vist i fig.1 og 2, har et roterende verktøy 8 i henhold til den foreliggende oppfinnelse en drivrørdel 10 ved sin øvre ende, et flertall av seksjoner av vaskerøret 12, 16, 18 forbundet til drivrørdelen 10, en filterovergang 14 og en trippelforbindelses-rørdel 20 forbundet til vaskerøret, og et freseverktøy 22 forbundet til den nedre ende av trippelforbindelses-rørdelen 20. Drivrørdelen 10 er tilpasset for å forbindes til en roterende arbeidsstreng (ikke vist) eller til en brønnmotor (ikke vist) forbundet til en ikke-roterende arbeidsstreng, slik som et kveilet rør, med hjelpemidler slik som en gjenget forbindelse. Seksjonene til vaskerøret 12, 16, 18, filterovergangs-rørdelen 14, og trippelforbindelsesrørdelen 20 tjener som et separatorhus. Den øverste vaskerør-utstøterportseksjon 12 som er skrudd til drivrørdelen 10, innbefatter et flertall av tilførselsfluid-utgang eller utstøtingsporter 24 som penetrerer veggen til vaskerør-seksjonen 12 ved atskilte intervaller. Filterovergang-rørdelen 14, som er skrudd til utstøterportseksjonen 12 tjener til å holde en rørfilterskjerm 32 på plass under utstøterportene 24, med skjermen 32 som forløper nedover mot freseverktøyet 22 ved den nedre ende av apparatet. En første vaskerør-forlengelsesseksjon 16 kan være skrudd til skjermovergang-rørdelen 14, hvis nødvendig på grunn av lengden til skjermen 32. En andre vaskerør-forlengelsesseksjon 18 er skrudd til en første forlengelsesseksjon 16. Trippelforbindelses-rørdelen 20 er skrudd til en nedre ende av den andre forlengelsesseksjon 18.

[0016] Freseverktøyet 22 er skrudd til den nedre ende av trippelforbindelsesrørdelen 20. Et flertall av blader 23 er posisjonert ved intervaller omkring periferien av freseverktøyet 22 for fresing av metallgjenstander, slik som fôringsrør eller fôring fra brønnboringen. Den nedre ende av freseverktøyet 22 kan ha en driftsplate 25, som har en diameter nær den indre diameter til borehullet i hvilket freseverktøyet 22 benyttes. Driftsplaten 25 tjener til å forhindre metallavskjæring fra å falle nede borehullet. Én eller flere inntaksspor eller porter 26 er fremskaffet i den nedre ende av freseverktøyet 22 under bladene 23. I anvendelser, hvor det fastkjørte rør ikke er konsentrisk posisjonert i fôringsrøret eller brønnboringen, har det blitt funnet at driftsplatene 25 kan bryte løs, slik at i slike anvendelser, er et freseverktøy 22 uten driftsplaten 25 benyttet, og en enkel inntaksport er lokalisert ved bunnen av freseverktøyet 22, istedenfor et flertall av spor 26.

[0017] Det er viktig at et avfalls-avlederverktøy 28 er skrudd inn i en indre gjenge i trippelforbindelses-rørdelen 20, som forløper oppover fra trippelforbindelsesrørdelen 20 mot skjermen 32. Et flertall av sideporter 30 er fremskaffet gjennom veggen til avlederrøret 28. En avlederplate 31 er anordnet i den øvre ende av avlederrøret 28 for å avlede enhver metallavskjæring eller annet avfall som kan føres av fluidstrømming gjennom avlederrøret 28, og for å separere avfallet fra fluidet. Alternativt, kan andre midler for separering av avfallet fra fluidet benyttes, slik som avlederplater innen avlederrøret 28 for å skape en spiralfluidstrømming, og dermed separere tungt avfall fra fluidet.

[0018] En annen viktig egenskap med avlederrøret 28 er at dets reduserte diameter tilrettelegger for bevegelse av avskjæringene langs med fluidet, opp til punktet for separasjon av avskjæringene fra fluidet for avsetning i et holdeområde. I et representativt eksempel, kan legemet til verktøyet ha en nominell diameter på 75/8 tomme, med avlederrøret 28 som har en nominell diameter på 23/8 tomme. Det har blitt funnet at en fluidstrømmingshastighet på omtrent 120 fot pr. minutt er påkrevet for å holde avskjæringene til å bevege seg langs med fluidet, avhengig av fluidformuleringen. Denne strømningshastighet kan oppnås i det eksemplifiserende avlederrøret 28 med en fluidstrømningsmengde på kun omkring et halv løp pr. minutt. Hvis et reverserende sirkulasjonsverktøy uten avlederrøret 28 ble anvendt, ville en fluidstrømningsmengde på omkring 6 løp (barrels) pr. minutt være nødvendig for å holde avskjæringene i bevegelse. Sagt på en annen måte, hvis et reverserende sirkulasjonsverktøy ikke ble benyttet, med fremoversirkulasjon istedenfor å basere seg på å flytte avskjæringene hele veien til overflaten via ringrommet, ville en fluidstrømmingsmengde på 4 til 10 "barrels" pr. minutt, eller enda mer, være påkrevet. Dette betyr at bruk av verktøyet til den foreliggende oppfinnelse tillater bruken av mindre pumper og motorer ved brønnstedoverflaten, og bruk av billigere formuleringer av fluid.

[0019] I den første utførelse av den foreliggende oppfinnelse, som vist i fig.1, er et flertall av høyhastighets tilførsels-fluideduktordyser 34 fremskaffet i vaskerørutstøtingsportseksjonen 12, med hver eduktordyse 34 som er innrettet med én av utstøtingsportene 24, ved en nedovervinkel. Ettersom verktøyet 8 er rotert for å frese bort metallgjenstanden fra brønnboringen med freseverktøyet 22, er fluid pumpet av en pumpe (ikke vist) ved overflaten av brønnstedet ned gjennom arbeidsstrengen (ikke vist). Fluidet strømmer fra arbeidsstrengen gjennom drivrørdelen 10, og så gjennom eduktordysene 34. Siden eduktordysene 34 har begrensede strømningsbaner, skaper de en høyhastighetsstrømming av fluid, som så styres nedover gjennom utstøtingsportene 24. Ettersom høyhastighetsfluid strømmer ut av eduktordysene 34 og gjennom utstøtingsportene 24, skaper det et område med lavt trykk, eller vakuum, i nærheten av edektordysene 34, innen utstøtingsportseksjonen 12 til separatorhuset.

[0020] Dette område med lavt trykk eller vakuum i utstøtingsportseksjonen 12 trekker fluid opp gjennom inntaksportene 26 til freseverktøyet 22, gjennom avlederrøret 28, og gjennom skjermen 32. Fluidet trekkes således oppover og går så ut gjennom utstøtingsportene 24 til ringrommet som omgir separatorhuset, for å strømme nedover mot freseverktøyet 22. Overflødig fluid tilført via arbeidsstrengen kan også strømme oppover gjennom ringrommet mot overflaten av brønnstedet, for å returnere til pumpen.

[0021] Ettersom fluid strømmer forbi freseverktøybladene 23, medbringer det små avskjæringer eller avfall generert ettersom bladene freser bort fôringsrøret eller annen metallgjenstand. Dette avfallsmettede fluid entrer så inntaksportene 26 ved den nedre ende av freseverktøyet 22 og passerer inn i det indre av avlederrøret 28 innen vaskerør-forlengelsesseksjonen 18. Ettersom det avfallsmettede fluid går ut av sideportene 30 i avlederrøret 28, har avfallet, som er tyngre enn fluidet, en tendens til å separere seg fra fluidet å falle inn et ringformet område 56 mellom avlederrøret 28 og vaskerør-forlengelsesseksjonen 18.

[0022] Fluidet, som fremdeles kan inneholde meget fint avfall, strømmer så oppover for å kontakte innløpssiden av skjermen 32. Ettersom fluidet strømmer gjennom skjermen 32, er det fine avfall fjernet av filteret 32, som forblir hovedsakelig på innløpssiden av skjermen 32. Fluid som forlater utløpssiden av skjermen 32, strømmer så oppover til området med lavt trykk, eller vakuum, i nærheten av eduktordysene 34.

[0023] I de fleste anvendelser, vil eduktordyse-utførelsen til oppfinnelsen skape en tilstrekkelig strømningshastighet for å medbringe i virkeligheten alt av det lite avfall generert ved freseverktøyet 22. I virkeligheten er det blitt funnet at 75/8 tommeverktøy i henhold til den første utførelse skaper en tilstrekkelig skillevirkning for å fjerne avskjæringsavfallet fra en freseoperasjon innen et 30 tommers fôringsrør. Imidlertid, i noen anvendelser kan strømmingsmengden som pumpes nede i hullet gjennom arbeidsstrengen ikke være tilstrekkelig for å medbringe freseavfallet. En slik situasjon oppstår når fluidstrømningsmengden som kan skapes med sidene av vaskerøret være utilstrekkelig for å medbringe freseavfallet ettersom fluidet passerer bladene 23. I denne type anvendelser, kan det være nødvendig å benytte den andre utførelse av verktøyet til den foreliggende oppfinnelse, som innbefatter en brønnmotor og pumpe som kilden for trykksatt fluid, som illustrert i fig.3 og 4.

[0024] Separatorapparatet 8', vist i fig.3 og 4, har mange elementer i likhet med apparatet 8 som vist i fig.1 og 2. Det vil si, et flertall av utstøtingsporter 24 penetrerer veggen til vaskerør-utstøtingsportseksjonen 12 ved atskilte intervaller.

Skjermovergangrørdelen 14 holder en rørfilterskjerm 32 på plass under utstøtingsportene 24, med filteret 32 som forløper nedover mot freseverktøyet 22 ved den nedre ende av apparatet. Én eller flere vaskerør-forlengelsesseksjoner 18 er skrudd til skjermovergang-rørdelen 14. Trippelforbindelses-rørdelene 20 er skrudd til den nedre ende av forlengelsesseksjonen 18.

[0025] Freseverktøyet 22, identisk til freseverktøyet benyttet i den første utførelse, er skrudd til den nedre ende av trippelforbindelses-rørdelen 20. Et avfallsavlederrør 28 er skudd inn i en indre gjenge i trippelforbindelses-rørdelen 20, som strekker seg oppover fra trippelforbindelses-rørdelen 20 mot skjermen 32. Her, som tidligere, er et flertall av sideporter 30 fremskaffet gjennom veggen til avlederrøret 28, og en avlederplate 31 eller en rekke av avlederplater er anordnet i avlederrøret 28. Som figur 4 illustrerer, kan et flertall av stabiliseringsrør 29 benyttes i begge utførelser for å atskille avlederrøret 28 fra vaskerøret.

[0026] Forskjellen mellom den første utførelse og andre utførelse er at den andre utførelse benytter en brønnmotor og en brønnpumpe isteden for eduktordyser 34 for trekke fluid oppover gjennom verktøyet. En drivrørdel 11 er forbundet til arbeidsstrengen, og en motorhusseksjon 13 til vaskerøret er skrudd til den nedre ende av drivrørdelen 11. En lagerhusseksjon 15 til vaskerøret er skrudd til den nedre ende av motorhusseksjon 13. Motorhusseksjon 13 rommer en brønnmotor 36, slik som en slammotor som er velkjent på fagområdet. Brønnmotoren 36 driver en portrørdel 38, som er anordnet i lagerhusseksjonen 15. En lagerblokk 52 i lagerhusseksjonen 50 opplager portrørdelen 38. Portrørdelen 38 driver en brønnpumpe 44, 46 i utstøtningsportseksjonen 12 til vaskerøret.

[0027] Ettersom den andre utførelse av verktøyet 8' er rotert for å frese bort metallgjenstanden fra brønnboringen med freseverktøyet 22, er fluid pumpet ved en pumpe (ikke vist) ved overflaten av brønnstedet ned gjennom arbeidsstrengen (ikke vist). Fluidet strømmer fra arbeidsstrengen gjennom drivrørdelen 11, og så gjennom brønnmotoren 36. Drivfluidet går ut av portrørdelen 38 via utslippsporter 40, og går ut av separatorhuset via drivfluidutgangsporter 42. Drivfluid tilført via arbeidsstrengen strømmer oppover gjennom ringrommet mot overflaten av brønnstedet for å returnere til pumpen. En elektrisk motor kunne benyttes istedenfor slammotoren, uten å avvike fra området for den foreliggende oppfinnelse.

[0028] Brønnmotoren 36 driver brønnpumpen 44, 46 for å trekke bunnhullsfluid inn i innløpet 48 til brønnpumpen 44, 46. Bunnhullsfluidet er så sluppet ut fra et flertall av pumpeutslippsporter 50, for å gå ut av vaskerørutstøtingsport-seksjonen 12 via utstøtingsportene 24. En brønnmotor drevet av en fluidstrømning på 200 GPM kan oppnå en portrørdel-hastighet på 400 omdreininger pr. minutt. Dreining av brønnpumpen ved 400 omdreininger pr. minutt kan lett produsere en bunnhullsresirkulasjonsmengde på 1000 GPM. Denne høyhastighetsstrømming av bunnhullsfluid er rettet nedover langs ringrommet som omgir separatorhuset. En innvendig tetning eller pakning 54 kan benyttes for å separere drivfluidstrømningen gjennom drivfluidutgangsportene 42 fra bunnhullsfluid-strømningen gjennom utstøtingsportene 24.

[0029] Ettersom brønnpumpen 44, 46 trekker bunnhullsfluid oppover inn i utstøtingsport-seksjonen 12, er bunnhullsfluid trukket opp gjennom inntaksportene 26 til freseverktøyet 22, gjennom avlederrøret 28 og gjennom skjermen 32. Bunnhullsfluidet trekkes således oppover og passerer ut gjennom pumpen 44, 46 og utstøtingsportene 24 til ringrommet som omgir separatorhuset, for å strømme nedover mot freseverktøyet 22.

[0030] Ettersom bunnhullsfluid strømmer forbi freseverktøybladene 23, medbringer det små avskjæringer eller avfall generert ettersom bladene freser bort fôringsrøret eller annen metallgjenstand. Dette avfallsmettede fluid entrer så inntaksportene 26 ved den nedre ende av freseverktøyet 22 og passerer inn i det indre av avlederrøret 28 innen vaskerør-forlengelsesseksjonen 18. Ettersom det avfallsmettede fluid går ut sideportene 30 i avlederrøret 28, har avfallet, som er tyngre enn fluidet, en tendens til å separere fra fluidet og falle inn i et ringromsområde 56 mellom avlederrøret 28 og vaskerør-forlengelsesseksjonen 18.

[0031] Fluidet, som fremdeles kan inneholde meget fint avfall, strømmer så oppover for å kontakte innløpssiden av skjermen 32. Ettersom fluidet strømmer gjennom skjermen 32, er det fine avfall fjernet av skjermen 32, som for det meste forblir på innløpssiden av skjermen 32. Fluid som forlater utløpssiden av skjermen 32 strømmer så oppover til innløpet av brønnpumpen.

[0032] Ett av problemene med VACS-systemet beskrevet i detalj ovenfor var muligheten for at fresen passerte avfallet inne i verktøyet. Standardskrapefreser 60, vist i fig.5, hadde en rekke av små porter 62 som var forbundet med en sentral passasje 64. Idet disse freser ble konstruert for at strømming som går av de nedre endeporter 62 tok bort frest avfall rundt utsiden av legemet 60 gjorde at de fungerte med VACS-verktøyet som påkrevet reversering av strømmingsretningen som førte til tilstoppingsproblemer ved portene 62 før avfallet ville nå fremdeles relativ smal passasje 64.

[0033] I en anstrengelse på å forbedre freskonstruksjonen til bruk med VACS-systemet, hvor reverserende strømming var nødvendig for å få avskjæringen inn i verktøyet, ble fresen i fig.6 konstruert og omtalt i en patentsøknad med serienr. 12/029228, innlevert 11. februar, 2008 med tittelen "Improved Downhole Debris Catcher and Associated Mill" og denne søknad ble overdratt til Baker Hughes Incorporated. Her var fresen i fig.5 modifisert til fresen vist i fig.6 hvor den sentrale passasje 66 var av den samme størrelse som 64 i fig.5, men de små innløpene 62 ble erstattet med et stort og forskjøvet innløp 68 som var omkring den samme diameter som passasjen 66 for å omgå problemet med tilstopping av de små innløpene 62 i den tidligere konstruksjon i fig.5. Det skal også bemerkes at utformingen av fresene i fig.5 og 6 var for fresing av avfall i en situasjon hvor ingen gjenvinning av et parti av brønnverktøyet som ble frest skulle gjenvinnes. Isteden, skulle verktøyet fullstendig freses opp og det genererte avfall fanget i avfallfjerningsverktøyet slik som f.eks. VACS-verktøyet.

[0034] Noen anvendelser krever imidlertid en gjenvinning av brønnverktøyet etter tilstrekkelig utfresing av det slik at det er frigjort fra en fast posisjon nede i hullet. Noen pakninger behøver f.eks. å freses inntil deres holdekiler, frigjøres ved hvilket punkt de kan fjernes fra brønnboringen. Fresene i fig.5, 6 er ikke tilpasset for å opplagre et gjenvinnbart verktøy foran kutteposisjonen. Freselegemet må være sterkt nok for å opplagre en slik førende posisjon, generelt sentrert med fresehuset og samtidig må fresen ha en passasjestruktur med store passasjer slik at hvis operert med reverserende strømming, er det et stort nok åpent areal for å forhindre avfallstilstopping ved kuttekonstruksjonen. Disse tidligere kjente freser benytter vektrør med tung vegg som legemet slik at den sentrale passasje er heller liten for borekaksstrømming. Det er derfor et mål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fres som kan frese opp et brønnverktøy for å frigjøre det og støtte det for fjerning til overflaten idet det samtidig tilveiebringes et avfallsreturpassasjesystem som vil fremme passasje av avfall til et avfallfjerningsverktøy som i den foretrukne utførelse er VACS-verktøyet men det kan være en annen utforming som tar inn avfall ved en nedre ende med reverserende sirkulasjonsstrømming. Tilsynelatende, kan fresen til den foreliggende oppfinnelse også ha sirkulasjon istedenfor reverserende sirkulasjon for å fjerne avfall til et avfallfjerningsverktøy ved strømming av avskjæringen (borekaks) opp et ringrom rundt utsiden av fresen; fordelen med de store innvendige passasjer er imidlertid bedre utnyttelse når avfallet strømmer med reverserende sirkulasjon til et avfallfjerningsverktøy over fresen. De som er faglært på området vil være i en bedre posisjon til å forstå detaljene i oppfinnelsen fra beskrivelsen av den foretrukne utførelse og de tilhørende tegninger som fremkommer under med den forståelse at det fullstendige område for oppfinnelsen er gitt ved kravene som fremkommer nedenfor.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0035] Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en fresesammenstilling for underjordisk bruk for å frese og gjenvinne en gjenstand som freses, kjennetegnet ved at den omfatter:

et freselegeme med en nedre ende med en skjærekonstruksjon derpå; en gjenvinningssammenstilling som strekker seg utover nevnte nedre ende for å oppta gjenstanden for gjenvinning etter at den er frest løs;

i det minste et avfallsinnløp i nevnte nedre ende for å fjerne avfall fra nevnte skjæreposisjon inn i nevnte freselegeme med strømming som kommer ned på utsiden av nevnte legeme og som går inn i nevnte innløp.

[0036] Foretrukne utførelsesformer av sammenstillingen er videre utdypet i kravene 2 til og med 17.

[0037] En fres er utformet for å ha store avfallspassasjer anbrakt blant en rekke av radialt forløpne blader. Fressenteret er tilpasset for å motta en tilbakeholdelsesmutter som opplagrer et verktøy som sikrer brønnverktøyet som freses ut, slik som en pakning. Reverserende strømming fører borekaks inn i det store åpne området mellom bladene for å passere opp i et ringformet rom rundt en opplagring for tilbakeholdelsesmutteren. Bladene er sveiset til opplagringen for tilbakeholdelsesmutteren. Passasjen åpner så opp til en maksimal dimensjon som etterlater kun rørveggen nødvendig for strukturell styrke for å opplagre fresen og føre borekaks inn i avfallfjerningsverktøyet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0038] Fig.1-4 er to utførelser av et kjent avfallfjerningsverktøy solgt av Baker Hughes Inc. og kalt et VACS-verktøy;

[0039] Fig.5 er en fres som har blitt satt sammen med VACS-verktøyet vist i fig. 1-4 foran;

[0040] Fig.6 en nylig forbedring av fresen i fig.5, som er gjenstanden for

US-søknad med serienr.12/029,228, innlevert 11. februar, 2008 og overdratt til Baker Hughes Inc;

[0041] Fig.7 er et snittriss av den foreliggende oppfinnelse;

[0042] Fig.8 er et riss langs linje 8-8 i fig.7;

[0043] Fig.9 er et riss langs linje 9-9 i fig.7;

[0044] Fig.10 er et riss av freslegemet og røret for føring av avfall som er festet til det vist side ved side; og

[0045] Fig.11 viser en valgfri passasje gjennom gjenvinningsanordningen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSE

[0046] Med referanse til fig.7 og 9, har et hult freslegeme 80 en rekke av spor 82 hvor hver av hvilke mottar et freseblad 84 som har en skjærstruktur 86 på en frontflate i rotasjonsretningen. Blader 84 strekker seg aksialt utover den nedre ende 88 til legemet 80. Blader 84 er fortrinnsvis sveiset til et sentralt nav 90 som har en hann-gjenge 92 som strekker seg utover den nedre ende 88 til freslegemet 80. Sveising av blader 84 til navet 90 istedenfor til freselegemet 80 holder varmen av freselegemet 80 og reduserer betydelig mulighetene for svikt av legemet 80 med den varmepåvirkede sone. En sporbøssing 94 skrus inn i sentralt nav 90 som er vist med stiplede linjer i fig.7. Når tilbakeholdelsesmutteren 96 er skrudd til gjenge 92, fester den bøssingen 94 til legemet 80 og til seg selv uten sveising. Rillet rør 97 har riller 98 som vist i fig.8 med riller 98 som glir over et respektiv blad 84 på sammenstilling inn i legemet 80 og ytterligere fester ved foretrukket sveising. Rillet rør 97 er laget fra ganske tynnvegget rør sammenlignet med borevektrørene benyttet for tidligere freser vist i fig.5. Mens for et gitt område av rørstørrelser for å innbefatte alle Baker Hughes Oil Tool's vaskerør fra 3,5 til 16 tommer utvendig diameter, vil passasjen 64 variere fra 1,5 til 12,75 tommers innvendig diameter, den innvendige diameter representert ved pil 100 for det samme rørstørrelseområdet vil være i størrelsesorden 3 til 15 tommer eller i det minste det dobbelte av strømningsområdet til de vektrørbaserte utforminger benyttet tidligere.

[0047] Bøssing 94 danner et ringformet strømningsrom 102 rundt seg selv og innen rør 97. Det ringformede rom 102 er en forlengelse av innløpene 104 mellom bladene 84, hvor avfallsmettet strømming indikert ved piler 106 entrer freslegemet 80 og strømmer til det ringformede rom 102 som indikert ved piler 108. Nærmere dens øvre ende ved 110 er bøssing 94 skrudd til rør 97 ved gjenge 112. Ved lokalisering 110 er det en koning med omkring 270 grader fjernet for å skape en stor åpning 114 hvor piler 116 indikerer ytterligere strømming opphulls inn i et avfallfjerningsverktøy slik som VACS'en illustrert i fig.1-4. De som er faglært på området vil forstå at fresen 22 ned til nedre ende 25 ikke vil være tilstede i fig.2 ved tilpasning av sammenstillingen i fig.7 slik at den øvre ende 118 til bøssing 94 kan være festet direkte eller i umiddelbar nærhet til avlederrøret 28 for derved å forkorte sammenstillingen sammenlignet med de tidligere kjente arrangementer idet det gis et betydelig større avfallsområde inn i avfallskjæringsverktøyet.

[0048] Gjenger 120 støtter et skjematisk illustrert og kjent gjenvinningsverktøy R som kan oppta gjenstanden som freses, slik som en pakning, for eksempel, slik at den kan koples for fjerning når den er frest fri fra sine holdekiler. Det skal bemerkes at i noen offshore-anvendelser, er sveisede forbindelser i en streng som vil opplagre vekt av verktøyet som freses ut, ikke tillatt av operatører og i slike tilfeller vil utforming i fig.7 være benyttet. I andre anvendelser hvor det ikke er noen slike regler mot sveisede forbindelser, kan det sentrale nav være sveiset til legemet 80 og bøssingen 94 kan være eliminert. Dette sørger for en enda større avfallspassasje som starter like over freselegemet 80. I det tilfellet vil røret 97 være sveiset til legemet 80 som tidligere, men vil trekke seg opp til den øvre ende 118 for direkte forbindelse til avfallfjerningsverktøyet tidligere beskrevet og et annet slikt verktøy som tar en avfallsmettet fluidstrøm inn fra sin nedre ende.

[0049] Som et annet alternativ, vist i fig.11, kan mutteren 96 være hult med en lateral inngang 101 for å ta inn frest avfall og lede det til en åpning 103 i bøssing 94 gjennom en passasje 105 for ytterligere strømningsområde som gjøres tilgjengelig utover ringformet rom 102 ved å tillate avfall som strømmer opp det indre av bøssingen 94.

[0050] Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en reverserende strømningsfres hvor reverserende sirkulasjon tar avfallet inn i freslegemet og oppover mot overflaten i kombinasjon med evnen til å opplagre et førende gjenvinningsverktøy. Bortsett fra denne egenskap, er innløpsstrømmingen med avfall rundt ringrommet formet av opplagingen for gjenvinningsverktøyet og freselegemet som er ytterligere skapt av bladene som spenner mellom freselegemet 80 og navet 90. Således bort fra rommet tatt av bladene 84, er resten av det ringformede rom rundt navet 90 åpent for innkommende strømming av avfallsmettet fluid. Det ringformede rom blir større ved 102 hvor bladene ikke lenger er der. Valgfritt, kan i noen utførelser, det åpne areal gå til maksimal dimensjon representert ved pil 100 like over freselegemet 80 hvis bøssing 94 ikke er benyttet. Imidlertid, etter at strømmingen går gjennom åpning 114 i fig.7-versjonen, er det maksimale strømmingsområde 100 tilgjengelig. Den øvre ende 118 kan være forbundet direkte til et innløpsrør eller et avfallfjerningsverktøy som fungerer etter det reverserende sirkulasjonsprinsipp slik som VACS-verktøyet til Baker Hughes Inc. Beskrivelsen ovenfor er illustrativ for den foretrukne utførelse og mange modifikasjoner kan gjøres av de som er faglært på området uten å avvike fra oppfinnelsen hvis omfang skal bestemmes fra det bokstavelige og ekvivalente omfang av kravene nedenfor.

Claims

PATENTKRAV

1. Fresesammenstilling for underjordisk bruk for å frese og gjenvinne en gjenstand som freses,

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

et freselegeme (80) med en nedre ende (88) med en skjærekonstruksjon (86) derpå;

en gjenvinningssammenstilling (R) som strekker seg utover nevnte nedre ende (88) for å oppta gjenstanden for gjenvinning etter at den er frest løs;

i det minste et avfallsinnløp i nevnte nedre ende for å fjerne avfall fra nevnte skjæreposisjon inn i nevnte freselegeme (80) med strømming som kommer ned på utsiden av nevnte legeme (80) og som går inn i nevnte innløp.

2. Sammenstilling ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte gjenvinningssammenstilling (R) danner et ringformet innløp i nevnte freselegeme (80).

3. Sammenstilling ifølge krav 2,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte skjærekonstruksjon (86) omfatter et flertall av radialt forløpne blader (84) som strekker seg over nevnte ringformede innløp.

4. Sammenstilling ifølge krav 3,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte ringformede innløp ved nevnte nedre ende (88) av nevnte legeme (80) er formet mellom par av blader som er periferisk atskilt omkring nevnte gjenvinningssammenstilling (R).

5. Sammenstilling ifølge krav 4,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t det åpne område av nevnte ringformede innløp øker over nevnte blader (84).

6. Sammenstilling ifølge krav 5,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte legeme (80) omfatter et støtterør forbundet til en øvre ende av nevnte legeme (80) som former en ringformet passasje (102) rundt nevnte gjenvinningssammenstilling (R) for avfall som kommer inn i nevnte ringformede innløp.

7. Sammenstilling ifølge krav 6,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte ringformede passasje (102) innen nevnte støtterør blir sirkulær etter passering gjennom en åpning i nevnte gjenvinningssammenstilling (R).

8. Sammenstilling ifølge krav 7,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte gjenvinningssammenstilling (R) strekker seg utover nevnte støtterør slik at strømningsbanen fortsetter sirkulært i nevnte gjenvinningssammenstilling (R).

9. Sammenstilling ifølge krav 8,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte gjenvinningssammenstilling (R) med nevnte sirkulære innvendige strømningspassasje er forbundet til et innløp ved en nedre ende av en avfallfjerningsanordning.

10. Sammenstilling ifølge krav 7,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t diameteren til nevnte sirkulære utformede strømningsbane strekker seg fra 3 til 15 tommer for en rørstørrelse på 3,5 til 16 tommer utvendig diameter i rørpartiet til nevnte gjenvinningssammenstilling (R) som danner nevnte sirkulære strømningspassasje deri.

11. Sammenstilling ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte avfall er styrt fra nevnte avfallsinnløp til en avfallfjerningsanordning.

12. Sammenstilling ifølge krav 11,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte avfallfjerningsanordning omfatter i det minste én eduktor for å redusere trykk og indusere avfallsmettet strømning inn i nevnte innløp på nevnte freselegeme (80).

13. Sammenstilling ifølge krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte freselegeme (80) har en rørformet forlengelse inn i hvilken nevnte gjenvinningssammenstilling (R) strekker seg for å danne en ringformet strømningsbane som fører inn i en avfallfjerningsanordning.

14. Sammenstilling ifølge krav 13,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte gjenvinningssammenstilling (R) strekker seg utover nevnte rørforlengelse i rørform og har en åpning inn i nevnte ringformede strømningsbane slik at strømningsbanen går over til en sirkulær form mellom nevnte åpning og avfallfjerningsanordningen.

15. Sammenstilling ifølge krav 14,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte gjenvinningssammenstilling (R) er en langstrakt massiv form fra nevnte freselegeme til nevnte åpning hvor den går over til nevnte rørformede form.

16. Sammenstilling ifølge krav 14,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte gjenvinningssammenstilling (R) er en langstrakt hul form med et innløp under nevnte freselegeme (80) og en åpen topp ved nevnte overgang som omfatter nevnte åpning.

17. Sammenstilling ifølge krav 3,

k a r a k t e r i s e r t v e d a t nevnte blader (84) er sveiset til et nav (90) i nevnte freselegeme (80) gjennom hvilket nevnte gjenvinningssammenstilling (R) er opplagret.