NO344071B1 - Flerfunksjons indikeringsverktøy - Google Patents

Description

OMRÅDE FOR OPPFINNELSEN

[0001] Området for oppfinnelsen er et tverrforbindelsesverktøy brukt I forbindelse med isolasjonspakninger og skjermer for å utføre forskjellige kompletteringsoperasjoner f. eks. gruspakking og frac-pakking (frac packing),

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

[0002] US6378609 Bl omtaler et universal nedspylingssystem for å sirkulere fluid gjennom et borehull for å rengjøre rester derfra og å gruspakke en produksjonssone. Systemet innbefatter en produksjonssammenstilling med en flerposisjonsserviceverktøysammenstilling anbrakt deri.

Flerposisjonsserviceverktøyet er forbundet til og tettende opptar en pakning som er innbefattet i produksjonssammenstillingen.

Flerposisionsserviceverktøysammenstiliingen beveger seg fra en første til én andre posisjon i produksjonssammenstillingen ved å trekke langsgående derpå, Apparatet senkes inn i brønnen med sérvicevertøyét forbundet til produksjonssammenstillingen i den førete posisjon. Når serviceverktøysammenstiliingen er den andre posisjon, er fluid som passerer ned igjennom en langsgående sentral strømningspassasje dannet derigjennom kommunisert med et ringerom dannet mellom en foringssammenstilling og borehullet igjennom tverrporter dannet i servicevérktøyet for å tillate et gruspakningsfluid å passere inn i en ønske formasjon.

[0003] Tverrforbindelsesverktøy blir brukt i forbindelse med installasjonspakninger for å tillate gruspakking og frac- pakking (hydraulisk frakt urering i forbindelse med gruspakking). Noen konstruksjoner innføres allerede posisjonert for å tillate at fluider som pumpes gjennom strengen, tverrforbindes inn i et ringrom på utsiden av skjerménheten og for å ta fluid som returnerer gjennom et vaskerør innvendig i skjermen. Returene går tilbake gjennom en atskilt vei (discrete path) i tverrforbindelsen og går ut inn i det ringformede rommet over pakningen,

[0004] En annen type tverrforbindelse sjaltes mellom sammenpressings-(squeeze) og sirkuleringsposisjoner ved å bevege den relativt i forhold til tétningsboringéne i pakningslegemet. Disse konstruksjonene, vist på figuréne 1 og 2, involverer plassering av verktøyet i en støttet posisjon ved atskilte, aksialt i avstand fra hverandre plasserte lokaliseringer ved bruk av i en avstand fra hverandre plasserte indikeringsrørdeler (indicating subs) og komplekse kragekonstruksjoner kjent innenfor industrien som SMART ©-krager. Fig. 1 viser denne type konstruksjon. En pakning 10 har en tetningsboring 11 , kiler 12 og et tettende element 14. Den har en tetningsboring 18 i én forléngelsesenhét under seg. Den omfatter også en i en avstand plassert enkel indikeringsrørdel 20 og dobbelindikeringsrørdel 22 (double indicating sub). Ved bunnen er skjermseksjonene skjematisk avbildet som 24. Tverrforbindelsesenheten 26 er forbundet ved toppenden 28 til en streng som kan manipuleres fra overflaten. Passasje 30 er åpen ved portene 31 og 32 for avlevering av fraktureringsfluid til ringrommet Linder pakningen 10 mens returpassasje 34 er lukket ved utløpet 36 ved hjelp av tetninger 35 og 37 som tetter i pakningsboring 11 En opprinnelig gjenget forbindelse 38 (initial threaded connection) for innføring kan løsgjøres når enheten er skikkelig pakket og etter at pakningen 10 er satt. Under tverrforbindelsesverktøyet 26 er det et sjaltéverktøy 40 for selektivt å lukke hylsen 41 for a isolere porten 32 nar tverrforbindelsesenheten 26 hentes fra brønnen. SMART®-kragen 42 er under sjalteverktøyet 40, og under det verktøyet er det en indikeringskrage 44 som settes i drift (comes into play) under evakueringsposisjonen når kragen 44 kommer opp mot bunnen av indikeringsrørdel 22 og portene 16 kommer opp over tetningsboringen 18. En j-slisse-mekanisme (ikke vist) er operativ etter åt den gjengede forbindelsen 38 er løsgjort. Den kan fjerne støtten for (un-support) SMART®-kragen 42 slik at den kan gå klar av indikeringsrørdelen 22 og bli satt ned på toppen for å definere sirkulasjonsposisjonen vist på fig. 2. I denne posisjon er porten 36 apen, SMART®-kragen 42 er oppe på indikeringsrørdelen 22 og portene 16 er fortsatt i tetningsboringen 18. Noen av disse komponentene og hvordan de virker kan ses i US 6v464,006, fig. 3.

[0005] Det er mange utvendige tetninger i konstruksjonen på figurene 1 og 2 og de kan ha en tendens til å sette seg fast (prone to sticking). Et annet tema med denne konstruksjonen, spesielt i svert dype brønner, er at det er vanskelig å vite om opphentingskraften påført ved overflaten er omdannet til en tilstrekkelig opphentingskraft ved tverrfofbindelsen 26 fil å ha løftet SMART®-kragen 42 høyt nok slik at når vekten settes ned igjen vil den landé i posisjonen, vist på fig, 2. Verktøy posisjonen må ofte bekreftes ved å sirkulere eller reversibelt sirkulere for å være sikker på at verktøyet faktisk har oppnådd sirkulasjonsposisjon. Det å benytte i en avstand fra hverandre plasserte indikeringsrørdeler for å definere de forskjellige posisjonene, gir en lengre enhet som tilfører kostnader og reduserer evnen til å manøvrere enheten i sterkt avvikende brønnboringer.

[0006] I stedet før nedsetting før støtte under pakningen 10 hviler den føreliggende oppfinnelsen verjktøyenheten over. Den baserer seg ikke på løfting å v tetninger inn i eller ut av kontakt med pakningslegemet for å oppnå sirkulasjonsposisjonen. I stedet, med tverrforbindelsen båret over pakningen, beveger en j-slisse-enhet deler relativt inne i selve tverrforbindélsesverktøyet for å åpne eller lukke returveien for å definere henholdsvis sirkulasjons- og sammenpressingsposisjoner. Enheten er kortere og kostbare deler benyttet for støtte av verktøyet i pakningen elimineres. Verktøyet kan lett beveges frem og tilbake mellom sammenpressingsog sirkulasjonsposisjonene med en enkel kort opptrekkihg (pick up) og nedsettingsbevegelse. Benyttelse av en nedsettingsvekt på toppen av pakningen motvirker direkte høytrykkskreftene generert under utføringen av sammenpressing som kunne oppnås med konstruksjoner vist på figurene 1 og 2. Disse og andre aspekter med den foreliggende oppfinnelse vil forstås bedre for de som kjenner fagområdet etter vurdering av beskrivelsen av de foretrukne utførelsene og de tilknyttede tegningene som fremgår under som man anerkjenner at det fulle omfang av oppfinnelsen bestemmes av de vedlagte krav.

SAMMENDRAG FoR OPPFINNELSEN

[0007] Målene med føreliggende oppfinnelse oppnås ved et flerposisjonsverktøy for selektivt å føre strømning gjennom en pakningsstamme i motsatte retninger kjennetegnet ved at det omfatter:

en pakning med en pakningsstamme;

et legeme omfattende relativt bevegelige komponenter og som ér tilpasset for selektiv støtte fra i nærheten av toppen av nevnte pakningsstamme for å indusere relativ bevegelse som åpner og lukker en passasje på nevnte legeme;

nevnte legeme omfatter en indre stamme med en første gjennomgående strømningspassasje og en ytre hylseenhét relativt bevegelig med hensyn til nevnte indre stamme og som omfatter en andré passasje som er selektivt lukket; nevnte ytre hylseenhet omfatter videre en bevegelig støtte som strekker seg ut når nevnte ytre hylseenhet er trukket tilbake fra nevnte pakningsstamme.

[0008] Foretrukne utførelsesformer av flerposisjonsverktøyet er videre utdypet i kravene 2 til og med 10.

[0009] En tverrfdrbindelses-verktøyenhet er innført med ert pakning og etter at pakningen er satt, løsgjøres den fra pakningen for selvstendig bevegelse. Enheten løftes (is picked up) for å tillate fjærbelastede paler (spring loaded dogs) å komme ut slik at ved nedsetting awekt har tverrforbindelsesenheten en ytre enhet som bæres på pakningsstammen. Tverrforbindelsesstammen kan så bli satt ned og løftet opp for å operere en j-slisse-mekanisme i tverrforbindelsen. Relativ bevegelse indusert av j-slissen med den ytre enheten av tverrforbindelsen båret av palene tillater at en returvei inne i tverrforbindelsen åpner eller lukker uavhengig av kontakt med pakningsstammen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0010] Fig. 1 er et tverrsnitt av en tverrforbindelse i henhold til kjent teknikksom er båret inne i pakningsstammen og som er vist i en sammenpresset posisjon;

[0011] Fig. 2 er risset på fig. 1 som viser verktøy i henhold til kjent teknikk i sirkulasjonsposisjonen;

[0012] Fig. 3 er et tverrsnittsriss av verktøyet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, vist i den innførte posisjonen;

[0013] Fig. 4 er risset på fig. 3 med verktøyet i en mellomliggende posisjon før palene er satt ned på toppen av pakningsstammen;

[0014] Fig. 5 er nsset på fig. 4 i sirkulasjonsposisjonen med palene satt ned på toppen av pakningsstammen; og

[0015] Fig. 6 er risset på fig. 5 etter en j-slisse-sykling (cycling) til den sammenpressede posisjonen med palene hvilene på toppen av pakningsstammen.

DETALJERT BESKRiVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSESFORMEN [0016] Fig. 3 viser et pakningslegeme som omfatter en topprørdel 100 forbundet med et flerkomponentlegeme 102 som i sin tur er forbundet med en bunnrørdel (bottom sub) 104. Kiler og tetningselementer for pakningen unngås. Tverrforbindelsesverktøyet 106 har en stamme 108 som begynner ved topprørdelen (top sub) 110 som er forbundet med kopling 112. Så er det øvre legeme 114 forbundet med nedre legeme 116 etterfulgt av forbindelse (connector) 118 og bynnrørdel 120. Pil 122 representerer strømning som kan komme fra overflaten og gå gjennom passasje 124 og ut i ringrommet under pakningens bunnrørdel 104. De som kjenner fagområdet vil anerkjenne at det ringformede utløpet til utsiden av en skjermenhet er utelatt fra tégningene. Det som er vist er returveién 126 som er atskilt fra veien 124. I den innførte posisjonen på fig. 3 er veien 126 lukket av tetningene 128 og 130 som skrever over portene 132 som er innrettet med passasje 126.

[0017] Den ytre enheten 134 omfatter hylse 136 som er forspent av fjær 138 bort fra koplingen 112 (biased by spring 138 of of coupling 112). Hylse 136 er forbundet med en kopling 139 som er forbundet med en palholder 140. Hylsen 142 strekker seg fra palholderen (dog retainer) 140. Tetningsring 144 er plassert mellom hylsen 142 og bunnrørdelen 120, og omfatter tetninger 130 og 146. Den er fanget på kopling 118 ved hjelp av forbindelsésrørdélen 120 med kopling 118. Rørdelen 120 har også en utvendig tetning 148, som i innkjøringsstillingen på fig.

1 er under pakningens bunnrørdel 104. Topprørdelen 1 10 har en skulder 150 som bæres av topprørdelen 100 av pakningsstammen for innføring, En tilleggslås mellom tverrforbindelsens topprørdel 110 og stammens topprørdel 100 kan være tilveiebrakt i form av en gjenge, en brytepinne eller en annen forbindelse som kan brytes eller løsgjøres, f. eks. ved påført trykk eller relativ rotasjon.

[0018] For å operere tverrforbindelsesverktøyét i forhold til pakningslegemet, må de to enheter først løsgjøres for relativ langsgående bevegelse etter at pakningen er satt inn på en kjent måte f.eks. ved å slippe en kule på et sete og øke trykket. Idet den er løsgjort for relativ langsgående bevegelse, plukkes topprørdelen 110 av tverrfofbindelsesverktøyet opp (is picked up) som vist på fig. 4 og bort fra topprørdelen 100 av pakningslegemet som nå er stasjonært fordi pakningen er satt. Etter tilstrekkelig løfting, kån palene 152 bli forspent radielt utover av fjærene 154 inntil utoverbevegelsen av palene 152 stoppes av leppen 156 på palholder 140. På fig. 4 er vekt ikke enda blitt satt ned slik at paiene 152 fortsatt er over skulderen 158, På dette tidspunktet har tetningen 148 beveget seg oppover inn i påkningslegemet 102. Tetningene 128 og 130 blokkerer fortsatt passasje 126. Lager 160 på tverrforbindelsesrørdélen 110 er na også ute av pakningslegeméts topprørdel 100.

[0019] Fig . 5 viser palene 152 landet på pakningstopprørdelen 100 for nå å holde den ytre enheten 134 i posisjon, mens starnmeenheten 108 kan beveges nedover. Stammeenheten 108 er forbundet med den ytre enheten 134 av en tapp 162 (pin) som strekker seg fra stammeenhetén 108 inn i en j-slissehylse 164 montert til den ytre enheten 134. I denne posisjonen er portene 132 nå innrettet med en spalte 168 ved den nedre enden 166 av hylsen 142 med tetninger 128 og 130 som spriker over spalten 168. Tverrforbindelsesverktøyet er nå i sirkuleringsposisjon fordi returvéi 126 er tettet i pakningslegemet etter at portene 132 av tetning 148 som etterlater en utløpspassasje 170 ut av pakningslegémets topprørdel 100 med å gå rundt de støttede palene 152. 1 denne posisjonen kan sirkulasjon oppstå for å avsette grus som kommer ned søm vist av pil 122 og for å oppta returer gjennom skjermen (ikke vist) tilbake opp gjennom passasje 126 og ut inn i ringromsvolumet over pakningen gjennom passasje 170.

[0020] Fig. 6 representerer en ytterligere opptrekking og nedsetting av stammeenhéten 108 slik at dén ender opp i en annen posisjon på grunn av j-slisseenheten 162 og 164. Når er portene 132 isolert mellom tetningene 128 og 130 og hindrer at fluid i passasjen 126 kommer til utløpspassasjen 170. Verktøyet er nå i sammenpressingsposisjonen som den var i under innføringen vist på fig. 3.

[0021] De som kjenner fagområdet vil anerkjenne at den foreliggende oppfinnelse finnér støtte over påkningen og at konstruksjonen eliminerer forskjellige i en avstand fra hverandre plasserte indikeringsrørdeler og en SMART®- krage som samvirker med dem. Den totale lengde av verktøyet kan være kortere enn kjente konstruksjoner og en rekke tetninger og noen tetningsboringer kan elimineres· J-slissémékanismen posisjonerer verktøyet skikkelig med større nøyaktighet fordi det ikke lenger er nødvendig å finne landingspunkter inne i pakningen. Når pakningen er satt, hjelper belastning av pakningen fra toppen, i motsetning til inne i stammen og under dens satte tetningselement også til å holde den satte pakningen på plass mot formasjonstrykk. Videre, er ventilen som styrer åpning av réturpassasjen 126 en komponent av stammeenheten 108 og samvirker ikke med innvendige overflater av stammeenheten 108 for åpning og lukking, hvilket er tilfelle med konstruksjoner i henhold til kjent teknikk. Mens vérktøyét fortrinnsvis er båret bort fra toppen av en pakningsstamme (supported off the top of a packer mandrel), kan den støttes nær toppen f. eks. fra en utsparing plassert nær eller som strekker seg fra toppen av pakningsstammen.

Claims (10)

P A T E N T KR A V

1. Flerposisjonsverktøy for selektivt å føre strømning gjennom en pakningsstamme i motsatte retninger

k a ra kt e r i se rt v e d a t det omfatter:

en pakning med en pakningsstamme;

et legeme (102) omfattende relativt bevegelige komponenter og som er tilpasset for selektiv støtte fra i nærheten av toppen av nevnte pakningsstamme for å indusere relativ bevegelse som åpner og lukker en passasje (124) på nevnte legeme;

nevnte legeme (102) omfatteren indre stamme (108) med en første gjennomgående strømningspassasje (170) og en ytre hylseenhet (134) relativt bevegelig med hensyn til nevnte indre stamme (108) og som omfatter en andre passasje som er selektivt lukket;

nevnte ytre hylseenhet (134) omfatter videre en bevegelig støtte som strekker seg ut når nevnte ytre hylseenhet (134) er trukket tilbake fra nevnte pakningsstamme.

2. Verktøy i henhold til krav 1 ,

k a r a kt e r i s e f t v e d å t

nevnte ytre hylseenhet (134) holdes til nevnte indre stamme med en jslissemekanisme (164).

3. Verktøy i henhold til krav 2,

k a r a kt e r i s e rt v e d a t

nevnte ytre hylseenhet (134) definerer et ringformet rom mellom seg selv og nevnte pakningsstamme;

idet nevnte andre passasje er i selektiv kommunikasjon med nevnte ringformede passasje avhengig av den relative posisjonen av nevnte indre stamme og nevnte ytre hylseenhet ( 134) ,

4. Verktøy t henhold til krav 3,

k a r a kt e r i se rt v e d a t

et par tetninger (128, 130) skrever over nevnte andre passasje (132) og lukker den nar de kommer i kontakt med névnte ytré hylseenhet (134) ettersom nevnte ytre hylseenhet (134) ligger over nevnte andre passasje (132).

5. Verktøy i henhold til krav 4,

ka r a k te r is e r t v e d a t

nevnte j-slisseenhet (164) anbringer nevnte ytre hylseenhet (134) slik at minst en av nevnte tetning (128, 130) ikke lenger er i kontakt med den for å tillate fluidkommunikasjon til nevnte ringformede rom inne i pakningsstammen,

6. Verktøy i henhold til krav 5.

k a r a kt e r i s e r t v e d a t

nevnté bevegelige støtte omfatter minst én forspent pal (152).

7. Verktøy i henhold til krav 6,

k a r a kt e r i s e r t v e d at

nevnte indre stamme holdes selektivt til pakningsstammen for innføring mens nevnte pal (152) holdes mot nevnte forspénningskraft inne i pakningsstammen.

8. Verktøy i henhold til krav 7,

k a ra k t e r i s e r t v e d a t

nevnte indre stamme løsgjøres fra pakningsstammén og nevnte pal (152) forspennes radielt utovér ved tilbaketrekking: fra pakningsstammen, hvorpå nevnte pal (152) lander på nevnte pakningsstamme ved nedsetting av vekt.

9. Verktøy i henhold til krav 8,

k a r a kt e r i s e rt v e d a t

nevnte pal (152) landet på toppen av névnté pakningsstamme.

10. Verktøy i henhold til krav 9,

ka ra k t e r is ert v e d at

nevnte pal 052) er forspent av minst én fjær (154).