NO344193B1 - Brønnanordning samt tilhørende fremgangsmåte - Google Patents

Description

Brønnanordning samt tilhørende fremgangsmåte

Foreliggende oppfinnelse vedrører brønnteknologi for olje- og gassindustrien, og spesielt en forbedret anordning for kjøring på en arbeidsstreng, og en fremgangsmåte til aktivisering. I ulike aspekter vedrører anordningen en brønnboringsplugg, en selvfyllende innretning og en fremgangsmåte til kjøring av en rørstreng.

Under levetiden til en olje/gassproduksjonsbrønn, vil ulike serviceoperasjoner bli utført på brønnen for å sikre at virkningsgraden og integriteten til brønnen maksimeres. Dette innbefatter en fullstendig overhaling, brønnhode/ventiltreskifte på overflaten, side avgrening eller boreoperasjoner i umiddelbar nærhet. For å la disse operasjoner bli foretatt på sikker måte og å oppta verifikasjonstrykktester fra overflaten, er det nødvendig å installere en plugg (eller plugger) inn i produksjonsrøret for å skape en barriere for både å teste mot og tilveiebringe isolasjon fra produksjonssonene.

Disse plugger blir vanligvis kjørt inn eller hentet opp fra brønnboringen på vaierline eller rørstrenger. Når pluggen kjøres i brønnboringen, kan det være vanskelig å lokalisere pluggen og/eller dens tilhørende pakning effektivt på det korrekte sted hvor det er fluidtrykk under pluggen.

Liknende vanskeligheter kan oppstå når rørstrenger, slik som kompletteringsstrenger, blir kjørt mot fluidtrykket i brønnen. Strenger med åpne ender vil ganske enkelt bli fylt opp med brønnboringsfluid når de blir kjørt inn, men i mange applikasjoner vil rørstrengen ikke være åpen, og vil ha positiv oppdrift. Automatisk fyllende innretninger, som kan ta formen av plugger, blir brukt til å tillate kontrollert fluidstrøm inn i en rørstreng under innkjøring.

Når plugger blir hentet opp er det nødvendig å utligne trykket over og under før opplåsing og uttak. Forskjellige typer med trykkutlignende innretninger har blitt utviklet, innbefattende de kjent som ”pump open plugs” og ”pressure cycle plugs”. Disse plugger blir kjørt inn med forseglede porter i en lukket posisjon, og etter at de har tjent sitt formål under intervensjonen, åpnes de for å la fluid strømme og få trykkutligning mellom områdene over og under pluggen.

De forseglede porter må motstå høye trykkgradienter, og derfor må ha høy integritet.

Eksponering av konvensjonelle tetninger for brønnfluider risikerer å kompromittere deres integritet, og vil ikke generelt være akseptabelt. Dette utelukker kjøring av konvensjonelle plugger i en åpen konfigurasjon i hvilken tetningene ville bli utsatt.

US3665955 viser et ventilstyringssystemet innbefattende en selvstendig operatør med et styreorgan og en strømkilde innrettet til å aktivere en drivmotor som i sin tur er koplet med en bevegelsesoverføringsanordning som delvis eller helt åpner eller lukker en fluidstrømningspassasje i en ventil.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe forbedret brønnanordning tilpasset for å bli kjørt på en arbeidsstreng. Det er et ytterligere formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret selvfyllende innretning eller brønnplugg og fremgangsmåte til bruk. Det er et ytterligere formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret aktiviseringsmekanisme for en brønnanordning, og selvfyllingsinnretning eller en brønnplugg.

Ytterligere siktemål og hensikter med oppfinnelsen vil fremgå ved lesing av den følgende beskrivelse.

I samsvar med en første side ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt brønnanordning tilpasset til å bli kjørt på en arbeidsstreng, der anordningen omfatter et legeme for kopling med en arbeidsstreng; en eller flere porter anordnet i legemet for føring av fluid mellom områder av brønnboringen over og under anordningene; et ventilelement bevegbart i forhold til legemet mellom en første posisjon i hvilken portene er åpne for å tillate fluidstrømning derigjennom, og en andre stilling i hvilken portene er lukket for å hindre fluidstrøm derigjennom; hvorved ventilelementet er forbundet til en drivaksel på en girkasse og motorenhet for derved å bli rotert med hensyn til legemet mellom den første og andre stilling.

Med fordel er legemet og ventilelementet arrangert lengdeveis i brønnboringen, og ventilelementet er virksomt til å dreie omkring sin lengdeakse. Med fordel omfatter legemet minst en åpning, ventilelementet innbefatter minst en åpning, og ventilelementet er betjenbart til å bli rotert i forhold til legemet for å innrette og ikke innrette åpningen med nevnte åpning i legemet. Nærmere bestemt er åpningene radialt orienterte i ventilelementet.

Med fordel innbefatter anordningen et tetningsarrangement for å tette porten når den er i sin andre stilling. Fortrinnsvis innbefatter tetningsarrangement et tetningselement, som kan være metall. Mer å foretrekke gir tetningsringen en metall-mot-metall tetning rundt porten.

Fordelaktig er tetningsarrangementet slik at intet elastisk deformerbart tetningselement, for eksempel elastomert eller gummitetninger, nødvendig for å tilveiebringe tetningen blir eksponert for brønnboringsfluid når anordningen er i sin første stilling.

Fordelaktig innbefatter ventilelementet en delvis sfærisk overflate. Denne overflate kan befinne seg på en komplementær overflate av tetningsarrangementet.

Dette kan anses som en kuleventil eller kulestruper. Med fordel lokaliserer den delvis sfæriske overflate seg mot tetningselementet, som kan bli holdt mot ventilelementet.

Metalltetningsringen kan være radialt bevegbar i forhold til ventilelementet. Dette tetningsarrangement, som har en delvis sfærisk overflate på et ventilelement som dreier med hensyn til legemet, er godt plassert for tilveiebringelsen av en tetning som har høy integritet, selv etter eksponering for brønnboringsfluid.

Tetningsarrangementet kan innbefatte en holderring for å holde på metalltetningselementet. Et ringrom kan være avgrenset mellom holderringen og tetningselementet.

Tetningsarrangementet kan innbefatte et elastisk deformerbart element og minst en støttering, valgt til å opprettholde tetningsringen i kontakt med ventilelementet og ta opp fabrikasjonstoleranser. Med fordel tillater tetningsarrangementet en metall-mot-metall tetning å bli dannet med konstant aksial belastning under bruk.

Med fordel innbefatter tetningsarrangementet et flytende stempel for å bevirke en hydraulisk tetning. Mer foretrukket er stemplet dobbeltvirkende for å iverksette en hydraulisk tetning uansett retningen på trykkforskjellen.

Med fordel innbefatter anordningen også et aktiviserende undersystem. Fordelaktig er det aktiviserende undersystem elektronisk. Mer fordelaktig omfatter det aktiviserende undersystem en bevegelsesføler. Alternativt, eller i tillegg, omfatte det aktiviserende undersystem minst en trykkføler.

Med fordel omfatter det aktiviserende undersystem en treghetsføler, en prosessmodul og innretninger for å tilveiebringe et igangsettelsessignal fra prosessmodulen for å sette i gang rotasjon av ventilelementet som svar på en endring i signal fra treghetsføleren.

Valgvis omfatter anordningen en trykkføler tilpasset til å gi et signal til prosesseringsmodulen.

Brønnanordningen kan være en dedikert ventil. Alternativt er anordningen en plugg. På denne måten innbefatter anordningen en forankring for å tette mellom anordningen og brønnboringen over portene. Alternativt er brønnanordningen en selvfyllende anordning. Anordningen kan være en prøvetaker eller en øse.

Det vil fremstå at alle trekkene beskrevet ovenfor er anvendbare på en ventil, en plugg, en selvfyllende anordning, en prøvetaker eller en øse.

Anordningen kan være tilpasset til å bli forbundet til en vaierline. Alternativt kan anordningen forbindes til en rørstreng.

I samsvar med en andre side ved oppfinnelsen, er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for kjøring av en brønnanordning ifølge det første aspekt på en arbeidsstreng, der fremgangsmåten omfatter trinnene av:

(i) kjøre anordningen i brønnboringen i en første posisjon i hvilken portene er åpne for å tillate fluidstrøm derigjennom;

(ii) innsette anordningen på et sted nede i brønnen;

(iii) dreie et ventilelement i forhold til legemet til en andre posisjon i hvilken

portene blir lukket for å hindre fluidstrøm derigjennom.

Fremgangsmåten kan innbefatte det ytterligere trinn av å trykkteste mot anordningen mens den er i sin andre stilling.

Fremgangsmåten kan innbefatte det ytterligere trinn av å utligne trykket over anordningen ved å dreie ventilelementet til sin til sin første stilling.

Med fordel blir trinn iii) utført som reaksjon på et første signal. Det første signal kan bli produsert som svar på et signal mottatt fra treghetsføleren.

Fremgangsmåten kan innbefatte trinnet med å detektere en endring i utgangen fra treghetsføleren og generere startsignalet etter en forutbestemt tidsforsinkelse.

Med fordel innbefatter fremgangsmåten trinnet med å detektere en stasjonær tilstand for anordningen.

Fremgangsmåten kan innbefatte det ytterligere trinn av å overkjøre generering av det første signal dersom bevegelse av den stasjonære tilstand blir detektert. Med fordel er tidsforsinkelsen tilbakestilt når anordningen detekterer en stasjonær tilstand i anordningen.

Fremgangsmåten kan innebefatte det ytterligere trinn av å overvåke det hydrostatiske trykk i brønnboringen via en trykktransduser anordnet i anordningen. Med fordel blir det første signal generert bare dersom det hydrostatiske trykk overskrider en forutbestemt terskelverdi.

Fordelaktig innbefatter trinnet med trykkutligning følgende undertrinn:

- bruke en måling fra en trykkføler anordnet i brønnverktøyet til å innstille en

referansetrykkverdi;

- bestemme en påført trykkverdi ved bruk av en måling fra trykkføleren og referansetrykkverdien;

- aktivisere anordningen når det påførte trykk møter en forutbestemt tilstand.

Med fordel innbefatter fremgangsmåten trinnene av å måle trykkverdier ved et antall

prøvetakingsintervaller og registrere trykkverdiene.

Med fordel innbefatter fremgangsmåten det ytterligere trinn av å detektere en trykkendringshendelse i brønnboringen ved bruk av trykkføleren. Mer foretrukket innbefatter fremgangsmåten trinnet med å beregne en rate av trykkendring og sammenlikne raten trykkendring med en forutbestemt terskelverdi.

Det vil forstås at hvor begrepene ”opp” og ”ned” blir brukt i denne beskrivelse, er de brukt i en relativ betydning og oppfinnelsen kunne likeledes gjelde avvikende eller horisontale brønnboringer, i hvilket tilfelle ville referansene endre seg tilsvarende.

Det vil nå bli beskrevet, kun gjennom eksempel, ulike utførelser av oppfinnelsen med henvisning til de følgende tegninger, hvor:

Figur 1A er et snittriss av en brønnboringsplugg i samsvar med en utførelse av oppfinnelsen i en åpen konfigurasjon;

Figur 1B er et snittriss av en brønnboringsplugg ifølge figur 1A i en lukket konfigurasjon;

Figur 2 er et snittriss av en aktiviseringsmekanisme til en utførelse ifølge figurene 1A og 1B; og

Figur 3 er et snittriss av et tetningsarrangement til utførelsen ifølge figurene 1 og 2 i den lukkede stilling av pluggen.

Først med henvisning til figurene 1A, 1B og 2 er det vist en brønnanordning i form av en brønnboringsplugg, generelt avbildet ved 10.

Pluggen 10 omfatter en hovedsakelig sylindrisk hoveddelenhet 12, som omfatter en øvre hoveddel 14 og en nedre hoveddel 16. I en øvre ende 18 av den øvre hoveddel 14 befinner det seg en konnektor 20 for kopling av pluggen til en korresponderende konnektor på en forankringsanordning slik som en pakningsinnretning.

Legemet 12 definerer en øvre boringsdel 22 som er en fortsettelse av boringen i arbeidsstrengen. Den øvre hoveddel 14 rommer en aktiviseringsmekanisme, generelt avbildet ved 24, vist i sin åpne stilling i figur 1A, og i sin lukkede konfigurasjon i figur 1B.

Aktiviseringsmekanismen 24 innbefatter et ventilelement 26, en girkasse 28 og en motor 30 og er beskrevet i nærmere detalj nedenfor.

Et styringssystem er også plassert i den øvre hoveddel 14 som består av trykktransdusere 32, 34, en prosessmodul i form av et trykt kretskort (PCB) 36 og en treghetsføler, som med fordel er del av PCB. Treghetsføleren kunne være enhver egnet treghetsføler, for eksempel de kjent innenfor bilteknikken, luftfarten eller medisinske området. Et batteri 38 i den nedre hoveddel 16 leverer kraft til de aktive komponenter i styringssystemet og aktiviseringsmekanismen 24. Anordningen omfatter også et valgfritt ytterligere undersystem, som med fordel vil være en del av PCB som sørger for måling av ytterligere parametere slik som brønnboringstemperaturen.

Funksjonen til pluggen 10 er å isolere et område av brønnboringen over forankringen, i fluidkommunikasjon med boringen 22, fra et område av brønnboringen under forankringen, i fluidkommunikasjon med et område 40 utenfor legemet 12. Legemet 12 er utstyrt med to radiale strømningsporter 42, gjennom hvilke fluid kan strømme når pluggen er i sin åpne konfigurasjon, som vist i figur 1A.

Som tydeligst vist i figur 2 har ventilelementet 26 et stort sett sylindrisk legeme 43 og er utstyrt med en gjennomgående boring 44 som er en fortsettelse av boringen 22. To diametralt motstående åpninger 46 er anordnet i ventilelementet 26. Ventilelementet 26 har en delsfærisk utforming 48 som står opp fra legemet 43, og gjennom hvilken åpningen 46 strekker seg. Åpningene 46 er i flukt eller ikke i flukt med portene 42 på legemet 14, for å tillate eller avskjære fluidstrøm mellom området 40 og boringen 22, avhengig av posisjonen til ventilelementet 26. Den delvis sfæriske utforming 48 gir en sfærisk flate på hvilken tetningsarrangementet, generelt vist ved 50, tetter rundt åpningene 46. Tetningsarrangementet 50 er beskrevet i nærmere detalj nedenfor.

Ventilelementet 26 er dreibart med hensyn til legemet 14, og er koplet til girkassen 28 via en drivaksel og drivelement. Knaster på ventilelementet 54 låser med komplementære knaster på drivelementet 54, som overfører moment fra drivakselen 52. Åpningen og stengingen av fluidbanen er avhengig av at et aktiviseringssignal blir levert til motoren 30. Når motoren er aktivisert roterer den drivakselen 52 via girkassen 28. Omvendt rotasjon av drivakselen 52 kan bli utført ved reversert rotasjon av motoren eller valg av et revers gir.

Nå med henvisning til figur 3 er tetningsarrangementet 50 vist i nærmere detalj i den lukkede konfigurasjon av pluggen 10. Tetningsarrangementet 50 innbefatter en ringformet holderring 60, plassert i porten 42 til legemet 14. Den ringformede ring 60 er fiksert til legemet 14 og omgir porten 42. Ringen 60 innbefatter en indre sylinderisk del 61 og en ytre kravedel 62. En tetning 63 er anordnet mellom ringen 60 og legemet 14 for å hindre fluidstrømning derigjennom.

Funksjonen til ringen 60 er å holde på tetningselementet, som er i form av radialt bevegbart ventilsete 64. Setet 64 er stort sett ringformet og er plassert i porten 42. Setet 64 er metall og danner en nedre overflate 68 komplementær med overflaten til metallventilelementet 26. I dette eksempel innbefatter den nedre overflate en sirkulær tetningsring 69. Setet 64 har en ytre sylindrisk del 65 og en indre kravedel 66.

Holderringen 60 og setet 64 definerer et ringrom 70 mellom de respektive flater av kravedelene 62, 66 og sideveggene. Plassert inne i ringrommet 70 er en elastisk deformerbar tetning 72 og indre og ytre støtteringer 74, 76. Tetningen 72 og støtteringene 74, 76 fyller sammen opp i hovedsak det ringformede rom 70. Tetningen 72 er lagd av et elastomert materiale og støtteringene er i denne utførelsen tilvirket av et forholdsvis hardt plastmateriale slik som Teflon®.

Tetningsarrangementet tilveiebringer en metall-mot-metall tetning med virkning som dobbeltstempel. Med andre ord funksjonerer tetningen uansett retningen på trykkforskjellen over tetningen. Tetningsarrangementet funksjonerer som følger.

Ventilelementet 26, som vist i figur 1B og 3, er i sin lukkede stilling for å hindre fluidstrøm mellom et område 40 under pluggen og boringen 22. Dimensjonene på tetningen 72 og støtteringene 74, 76 er valgt til å ta opp mulige produksjonstoleranser og sikre kontakt av setet 64 med ventilelementet 26 via tetningsringen 69. Når trykket i boringen 22 er større enn den i området 40, entrer brønnboringsfluid ringrommet 70 under tetningen 72 gjennom gapet mellom ringen 60 og setet 64. Det høye trykk presser tetningen 72 og den indre støttering 76 oppad, og virker også på den indre lagerflate 78 definert av det indre kraveparti 66 på setet. Dette presser setet 64 til tettende kontakt med ventilelementet. Når trykket i området 40 er større enn det i boringen 22 vil brønnboringsfluid virke på den ytre overflate 80 av det sylindriske parti av setet 64. Brønnboringsfluid entrer også ringrommet 70 over tetningen 72 gjennom det øvre gap mellom ringen 60 og setet 64. Det høye trykk presser tetningen 72 nedover til kontakt med den indre støttering 74, som i sin tur virker på den indre lagerflate 78 avgrenset av det indre kraveparti 66 på setet. Den resulterende nedad rettede kraft på den ytre overflate 80 og lagerflaten 78 er større enn den oppad rettede kraft på det mindre areal 82 på den nedre overflate 68. Nettokraften er derfor nedover som presser setet 64 til tettende kontakt med ventilelementet 26.

I bruk kan pluggen kjøres inn i åpen konfigurasjon, med åpningene 46 i flukt med portene 42 i legemet 14. Dette tilveiebringer en radial bane for strømmen av fluid fra området 40 under pluggen til boringen 22 og området over pluggen. Mens verktøyet blir kjørt er portene åpne som tillater fluid å strømme fra brønnboringen inn i den øvre boringsdel 22 og inn i den indre boring av hovedarbeidsstrengen over pluggen eller omvendt.

Pluggen forblir åpen inntil et aktiviseringssignal er levert til motoren som bevirker at ventilelementet 26 blir dreid fra posisjonen vist i figur 1A til posisjonen vist i figur 1B. Dvs at portene som definerer en fluidbane fra området 40 og boringsdelen 22 forflyttes fra en åpen til en lukket posisjon. Metall-mot-metall tetningen mellom setet 64 og ventilelementet 26 tetter den indre boring mot brønnboringstrykket og tillater pluggen å bli innsatt i brønnboringen. Deretter kan intervensjon eller trykktester bli utført mot den tettende plugg. Når intervensjonsoperasjonen er ferdig og pluggen må bli hentet opp, kan pluggen bli åpnet ved dreining av ventilelementet 26 for å avdekke portene 42 og utligne trykket over anordningen.

Et antall teknikker kunne bli brukt for å initiere åpning eller lukking av pluggen. I en foretrukket utførelse skjer den første innstilling av pluggen til sin lukkede konfigurasjon ved fremgangsmåten beskrevet i søkerens samtidig innleverte UK patentsøknad GB 2,433,083, hvis innehold er innarbeidet her som referanse.

Med den teknikk blir pluggen 10 kjørt ned i hullet og systemet overvåker det hydrostatiske trykk målt med en eller begge transduktorene 32, 34 og bevegelse av anordningen via treghetsføleren. Valgvis kan andre parametere, slik som brønnboringstemperaturen, bli overvåket av et undersystem. Når treghetsføleren detekterer at bevegelse anordningen har stoppet, leveres et signal til prosesseringsmodulen. En klokke måler tiden ved hvilken anordningen blir holdt stille i brønnen, og systemet bestemmer når anordningen har forblitt stasjonært for en tid som overskrider en forutbestemt periode. Imidlertid vil prosesseringsmodulen i denne utførelsen bare generere et utgående aktiviseringssignal dersom det hydrostatiske trykk målt av transduktoren overskrider en forutbestemt verdi. Dersom trykktilstanden og bevegelsesforholdene begge er tilfredsstilt vil aktiviseringssignalet bli generert.

Dersom verktøyet forflyttes før aktiviseringssignalet blir generert blir dette detektert av trehetsføleren og tidsinnretningen blir innstilt på nytt. Når anordningen returnerer til en stasjonær tilstand begynner tidsinnretningen igjen. Den hydrostatiske trykkmåling via trykkføleren tillater anordningen å bli etterlatt i en stasjonær tilstand nede i brønnen uten oppstart, ved å trekke anordningen over en dybde som tilsvarer det hydrostatiske terskeltrykk. Aktiviseringssignalet vil ikke bli generert fordi det hydrostatiske terskeltrykk ikke er overskredet.

Denne aktiviseringsmetode baserer seg ikke på en kommunikasjonsinnretning fra overflaten slik som en konduktor til å levere et startsignal. Oppfinnelsen krever ikke tilveiebringelsen av lange tidsforsinkelser benyttet i den tidligere teknikk for å tillate kjøring og opphenting av verktøy. Treghetsføleren som ville overstyre og hindre aktivisering dersom verktøyet ble hentet op, gjør at utførelser av oppfinnelsen har betydelig kortere, eller i noen tilfeller null tidsforsinkelse. Den valgvise inkludering av en hydrostatisk trykkmåling tilveiebringer ytterligere fleksibilitet til systemet, ettersom det tillater anordningen å bli holdt stasjonær nede i brønnen for en tidsperiode som overskrider den innebygde tidsforsinkelse, forutsatt at anordningen er ved en dybde over det hydrostatiske terskeltrykk.

I en alternativ utførelse genereres signalet for å aktivisere åpning av brønnboringspluggen for å utligne trykket ved å bruke den trykkaktiviserte teknikk beskrevet i søkerens parallelle søknad WO2007/049046, hvis innehold er innarbeidet her som referanse. Med den teknikk blir trykktransduseren 34 brukt til å innstille en referansetrykkverdi ved å overvåke trykkarakteristikker i brønnboringen.

Trykket over pluggen økes fra overflaten av en brønnboring, og en pådratt trykkverdi som bruker måling fra trykkføleren og referansetrykkverdien beregnes. Når dette beregnede påførte trykk faller innenfor det forutbestemte område for en spesifisert tidsperiode, genereres det trykkutlignende signal, som aktiviserer motoren til å dreie ventilelementet og åpne ventilen.

På denne måten benyttes referansepunktet som en referanse for tilstandene ved hvilke trykkutligningsmekanismen aktiviserer. Når trykket på overflaten av brønnboringen økes ved en spesifisert størrelse (faller innenfor ”åpningsvinduet”) vil det beregnede pådratte trykk korrespondere med trykket pådratt på overflaten, dvs trykke pådratt ved overflaten behøver ikke å bli justert for å ta hensyn til variasjoner i brønnboringstrykke nede i brønnen.

Utførelsen ifølge figurene 1 til 3 er et eksempel på en anvendelse av aktiviseringsmekanismen ifølge den foreliggende oppfinnelse for en plugg forbundet til en rørstreng.

Imidlertid kunne oppfinnelsen i sine ulike aspekter likeledes bli pådratt en mer generell automatisk oppfyllingsanordning for en rørstreng.

Oppfinnelsen har også anvendelse på brønnboringsplugger kjørt på en vaierline, som med fordel også kan bli kjørt i en åpen konfigurasjon, for eksempel for å lette innsettingen på det ønskede sted. Aktiviseringsmekanismen kan også bli anvendt på prøvetakere og øser eller øsekar.

I en alternativ utførelse av den foreliggende oppfinnelse befinner PCB seg under motoren. Et første stempel blir så arrangert rundt drivakselen slik at dens øvre flate bli påvirket av trykket over anordningen, dvs trykket i arbeidsstrengen, når ventilen er lukket og trykket gjennom portene, når ventilen er åpen. Den nedre siden av stempelet virker på et tettet oljekammer anordnet rundt motor- og girkasseenheten. Kammeret ender i en oppad rettet flate som innbefatter en trykktransduser. Det er denne trykktransduser som effektivt måler trykket over anordningen. En andre trykktransduser befinner seg i enden av kammeret, men er rettet mot en ytre overflate av anordningen for å bestemme trykket nede i hullet, dvs under anordningen.

I bruk, når verktøyet har blitt innsatt i en brønn, foretar den periodisk prøvetaking av trykket over seg. Når systemet detekterer en langsom endring i trykket, anser den dette som endring i hydrostatisk trykk og fortsetter til selvutnulling. Når systemet detekterer en hurtigere endring i trykket, bruker den dette som en indikasjon om at trykket blir pådratt på overflaten. I tilfellet av at dette skjer, brukes trykkhistorien til å bestemme det fortløpende hydrostatiske trykk. Anordningen overvåker så trykket som pådras på overflaten. Dersom trykket pådratt på overflaten blir parkert innenfor et forutbestemt vindu for en forutbestemt tidslengde vil dette anses som en kommando til åpning. Startsignalet blir så sendt til motoren og girkassen for å dreie ventilen til den åpne stilling.

Tester kan bli utført ved trykk over og under åpningsvinduet uten at ventilen åpner.

Anordningen vil bare respondere på åpningskommandoen på trykke oppover. Dersom trykker går over åpningsvinduet og så går ne inn i åpningsvinduet, vil anordningen ikke respondere. Anordningen vil begynne å starte selvutnulling igjen når den har bestemt at en trykktest har sluttet, dvs når det ikke lenger er trykk som blir pådratt fra overflaten.

Denne utførelsen omfatter også en datanedlastningsport gjennom hvilken historiske data på trykk, temperatur og andre variable kan bli lastet ned når anordningen blir brakt tilbake til overflaten. Dette er levert ettersom anordningen ikke krever å sende trykk og temperaturdata til overflaten for å operere. Faktisk så trengs ingen overflatestyring for å betjene anordningen som fjerner kravet for forbindelser mellom overflaten og brønnen.

Den foreliggende oppfinnelse i sine aspekter tilveiebringer brønnanordninger å bli kjørt i en brønnboring som har et dreibart ventilelement betjent fra en girkasse- og motorenhet og/eller en metall-mot-metall tetning. Konstruksjonen til ventilelementet og tilhørende tetningsarrangement tillater at anordningen blir kjørt inn i en åpen konfigurasjon uten å kompromittere tetningsintegriteten. Dette tillater fluid å fylle verktøystrengen under innkjøring, eller tillate sirkulering av høydensitets fluid i en brønndrepingssituasjon. Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en startmetode egnet for å lukke ventilen når trykkintegritet er nødvendig. Anordningen kan så bli lukket for å tilveiebringe en tetning, og deretter åpnes og igjen lukket så mange ganger som det er nødvendig, med redusert skade på tetningen.

Anordningen har med fordel muligheten til å bli åpnet ved å pådra et visst trykk på overflaten for en viss tidslengde. For å tillate den å bestemme trykket pådratt på overflaten, kompenserer anordningen også med fordel for det hydrostatiske trykk over seg.

Bruken av en tidsinnretning, treghetsføler eller hydrostatisk trykksignal for å initiere lukking av ventilen har spesiell anvendelse på brønnverktøy og anordninger for hvilke aktivisering ved styrt applikasjon av trykk fra overflaten ikke behøver å være egnet, for eksempel vaierline. Eller glattline verktøy, eller kompletteringsstrenger som har andre komponenter initiert ved anvendelse av trykksykluser.

Ulike modifikasjoner og forbedringer på de ovenfor beskrevne utførelser kan bli foretatt innenfor omfanget av oppfinnelsen som her tenkt.

Claims (23)

Patentkrav

1. Brønnanordning (10) tilpasset til å bli kjørt på en arbeidsstreng, der anordningen omfatter et legeme (12) for kopling med en arbeidsstreng; en eller flere porter (42) anordnet i legemet (12) for føring av fluid mellom områder av brønnboringen over og under anordningen; et ventilelement (26) bevegbart i forhold til legemet (12) mellom en første posisjon i hvilken portene (42) er åpne for å tillate fluidstrømning derigjennom, og en andre posisjon i hvilken portene (42) er lukket for å hindre fluidstrøm derigjennom; karakterisert ved at ventilelementet (26) er forbundet til en drivaksel (52) på en girkasse (28) og motorenhet (30) for derved å bli rotert med hensyn til legemet (12) mellom den første og andre posisjon.

2. Brønnanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at legemet (12) omfatter minst en åpning (46), der ventilelementet (26) innbefatter minst en åpning, og ventilelementet (26) er betjenbart til å bli dreid i forhold til legemet (12) for å innrette og ikke innrette åpningen med nevnte åpning (46) i legemet.

3. Brønnanordning som angitt i krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at anordningen innbefatter et tetningsarrangement (50) for å tette porten (42) når den er i sin andre posisjon.

4. Brønnanordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at tetningsarrangement (50) innbefatter et tetningselement (63) som gir en metall-mot-metall tetning rundt porten (42).

5. Brønnanordning som angitt i krav 3 eller krav 4, karakterisert ved at ventilelementet (26) innbefatter en delvis sfærisk overflate (48) som kan lokaliseres seg på en komplementær overflate av tetningsarrangementet (50).

6. Brønnanordning som angitt i krav 4 eller krav 5, karakterisert ved at tetningselementet (26) er en metalltetningsring (69) som er radialt bevegelig med hensyn til ventilelementet (26).

7. Brønnanordning som angitt i ett av kravene 1 til 6, karakterisert ved at anordningen innbefatter et elektronisk aktiviserende undersystem.

8. Brønnanordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at det aktiviserende undersystem omfatter en bevegelsesføler.

9. Brønnanordning som angitt i krav 7 eller krav 8, karakterisert ved at det aktiviserende undersystem omfatter minst en trykkføler.

10. Brønnanordning som angitt i ett av kravene 7 til 9, karakterisert ved at det aktiviserende undersystem omfatter en treghetsføler, en prosessmodul og innretninger for å tilveiebringe et startsignal fra prosessmodulen for å sette i gang dreining av ventilelementet (26) som svar på en endring i signal fra treghetsføleren.

11. Brønnanordning som angitt i ett av kravene 1 til 10, karakterisert ved at anordningen er en ventil.

12. Brønnanordning som angitt i ett av kravene 1 til 10, karakterisert ved at anordningen er en plugg.

13. Brønnanordning som angitt i ett av kravene 1 til 10, karakterisert ved at anordningen er en selvfyllende anordning.

14. Fremgangsmåte for kjøring av en brønnanordning (10) ifølge ett av kravene 1 til 13, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter trinnene av:

(i) kjøre anordningen (10) i brønnboringen i en første posisjon i hvilken portene (42) er åpne for å tillate fluidstrøm derigjennom;

(ii) innsette anordningen (10) på et sted nede i brønnen;

(iii) dreie et ventilelement (26) i forhold til legemet (12) til en andre posisjon i hvilken

portene (42) blir lukket for å hindre fluidstrøm derigjennom.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14, karakterisert ved at den innbefatter det ytterligere trinn av å trykkteste mot anordningen (10) mens den er i sin andre posisjon.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 14 eller krav 15, karakterisert ved at den innbefatter det ytterligere trinn av å utligne trykket over anordningen (10) ved å dreie ventilelementet (26) til sin til sin første posisjon.

17. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 14 til 16, karakterisert ved at trinn iii) blir utført som reaksjon på et startsignal, fremstilt som svar på et signal mottatt fra treghetsføleren.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter trinnet med å detektere en endring i utgangen fra treghetsføleren og generere startsignalet etter en forutbestemt tidsforsinkelse.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 17 eller 18, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter trinnene med å;

a) detektere en stasjonær tilstand for anordningen (10);

b) overkjøre generering av startsignalet dersom bevegelse av den stasjonære tilstand blir detektert; og

c) tilbakestille tidsforsinkelsen når anordningen detekterer en stasjonær tilstand i anordningen (10).

20. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 17 til 19, karakterisert ved at fremgangsmåten innebefatter trinnet med å overvåke det hydrostatiske trykk i brønnboringen via en trykktransduser (32, 34) anordnet i anordningen og generere startsignalet bare dersom det hydrostatiske trykk overskrider en forutbestemt terskelverdi.

21. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 16 til 20, karakterisert ved at trinnet med trykkutligning innbefatter følgende undertrinn:

- bruke en måling fra en trykkføler anordnet i brønnverktøyet til å innstille en

referansetrykkverdi;

- bestemme en pådratt trykkverdi ved bruk av en måling fra trykkføleren og referansetrykkverdien; og

- aktivisere anordningen når det pådratte trykk møter en forutbestemt tilstand.

22. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 14 til 21, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter trinnene av å måle trykkverdier ved et antall prøvetakingsintervaller og registrere trykkverdiene.

23. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 14 til 21, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter trinnet av å detektere en trykkendringshendelse i brønnboringen ved bruk av trykkføleren, beregne en trykkendringsgrad og sammenlikne trykkendringsgraden med en forutbestemt terskelverdi.