NO970489L - Brönnperforatorisolasjonsanordning og fremgangsmåte - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen vedrører brønnverktøy og prosesser for å forberede undergrunnsformasjoner i brønner for produksjon og mer bestemt brønnverktøy og prosesser for å utføre operasjoner nede i hullet slik som utforming av perforering og lignende mens den undergrunnsformasjonen er isolert fra resten av brønnen.

Tidligere har det vært vanlig å øke produksjonen fra en undergrunnshydrokarbon-formasjon ved å senke en perforatorsammenstilling eller lignende ned i brønnen. Perforatorsammenstillingen flukter med den undergrunnsformasjonen og perforatoren aktueres for å åpne eller eksponere formasjonen. I noen situasjoner utføres perforeringen nedenfor en temporær pakning som ble fjernet med perforatoren når perforeringen var fullført. Slike prosedyrer eksponerer hydrokarbonformasjonen overfor kaustiske brønnfluider i brønnboringen. Det er funnet at formasjonen deretter kan beskadiges ved eksponeringen for brønnfluider under perioden etter at perforatorsammenstillingen er fjernet og før formasjonen kan isoleres fra resten av brønnen. Derfor er det behov for en anordning og en fremgangsmåte for å isolere formasjonen, fra brønnfluidene når perforatorsammenstillingene eller lignende fjernes fra brønnen.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en verktøysammen-stilling som anvender en produksjonspakning over et perforatorverktøy for å tette eller isolere den perforerte formasjonen fra resten av brønnen. En produksjonssammenstilling er forbundet med og plassert nedenfor perforatoren. I samsvar med fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse senkes en verktøysammenstilling til posisjon slik at perforatoren befinner seg nær den undergrunnshydrokarbonbærende formasjonen. Deretter kommer pakningen i inngrep med foringen over formasjonen. Perforatorverktøyet betjenes for å skape fluidstrømning mellom formasjonen og brønnen. Når perforeringen er fullført, hentes perforatorverktøyet opp igjen gjennom pakningen. Produksjonspakningen i brønnen forblir på plass over formasjonen. Når perforatorverktøyet hentes opp igjen, beveger produksjonssammenstillingen seg opp for å forbindes til og tette pakningen. Til slutt frakobles perforatorverktøyet fra produksjonssammenstillingen og fjernes fra brønnen.

I andre utførelsesformer kan perforatorverktøyet settes på plass igjen med forskjellige verktøy for bruk nede i hullet som anvendes i andre prosesser slik som syrebehandling, stimulering og andre typer formasjonsbehandling og lignende, der isolasjon av formasjonen fra brønnfluidene er nødvendig eller ønskelig.

De medfølgende tegninger er innlemmet i og danner en del av beskrivelsen som skal illustrere eksempler på den foreliggende oppfinnelse. Disse tegningene tjener sammen med beskrivelsen til å forklare prinsippene ved oppfinnelsen. Tegningene er kun tatt med i den hensikt å illustrere foretrukne og alternative eksempler på hvordan oppfinnelsen kan utføres og anvendes og skal ikke ansees å begrense oppfinnelsen til kun de illustrerte og beskrevne eksempler. Forskjellige fordeler og trekk ved den foreliggende oppfinnelse vil fremtre tydelig under betraktning av tegningene, der: fig. 1 er skjematisk riss av den nedre del av en brønn med perforatorisolasjonsanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse plassert for å utføre brønnbehandlingsfremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen,

fig. 2 er et skjematisk riss lignende fig. 1 som viser anordningen i posisjon for å utføre de senere trinn ved settingen av pakningen og perforeringen av brønnen ved brønnbehandlingsfremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen,

fig. 3 er et skjematisk riss lignende fig. 1 som viser anordningen i posisjon for å utføre det trinn å trekke perforatoren gjennom pakningen mens pakningen tettes ifølge brønnbehandlingsfremgangsmåten ved denne oppfinnelsen,

fig. 4 er et skjematisk riss lignende fig. 1 som viser anordningen i posisjon for å utføre det trinn å koble fra perforatorsammenstillingen fra pakningen og hente perforatoren ut fra brønnen ved behandlingsfremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse,

fig. 5a til 5h danner sammen fig. 5 som er et lengdesnitt og oppriss av perforatorisolasjonsanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse i nedkj øringsti 1 stand,

fig. 6 er et utsnitt av et lengdesnitt som viser en hunnkjønnslåsedel av anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse, der låseelementet er fjernet for tydeliggjøring,

fig. 7 er en del av et lengdesnitt som illustrerer hunnkjønnsdelen med låseelementet vist i øvre posisjon,

fig. 8 er en del av et lengdesnitt som illustrerer hunnkjønnslåsedelen med låseelementet vist i nedre posisjon,

fig. 9 er en del av et lengdesnitt som viser låsedelen i anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse, og

fig. 10 er en del av et lengdesnitt som illustrerer låsedelen i anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Den foreliggende oppfinnelse vil beskrives under henvisning til tegninger som viser og beskriver eksempler på hvordan oppfinnelsen kan utføres og anvendes. I disse tegningene anvendes de samme henvisningstall gjennom alle rissene for å indikere like eller korresponderende deler. I disse figurene og den medfølgende beskrivelsen anvendes pilen "C" for å indikere retning oppover eller oppover i hullet. Pilen motsatt v pilen "C" viser til retning nedover eller nedover i hullet. Retningen oppover og nedover brukes her kun for henvisningens skyld, og det skal forstås at ikke alle brønner strekker seg vertikalt og at den foreliggende oppfinnelse også kan anvendes ved ikke-vertikale brønnkonfigurasj oner.

I fig. 1 til 4 er det vist et eksempel på en konfigurasjon som anvender den foreliggende oppfinnelse i form av en brønnperforatorisolasjonsanordning 8 plassert nede i hullet i en brønnforing 10. Anordningen 8 sammenstilles ved overflaten og senkes ned på et kjørerør 12, vireline eller lignende. Anordningen 8 plasseres nær en vordende hydrokarbonbærende undergrunnsformasjon 16. Anordningen 8 manipuleres av kjøre verktøy et 100 forbundet med kjørerøret 12. Frigjørbart forbundet med og understøttet av kjøreverktøyet er en produksjonspakning 200 som i den viste utførelsesformen betjenes selektivt av en aktuator 300. Plassert nedenfor og forbundet med aktuatoren 300 er en hunnkjønnslåsesammenstilling 400.

Det vises kort til fig. 5b, 5c og 5d, der et rør 14 strekker seg gjennom en sentral passasje 210 definert i pakningen 200, aktuatoren 300 og hunnkjønnslåsen 400 til kjøreverktøyet 100. Røret 14 understøtter perforatorsammenstillingen 500 vist plassert nær den undergrunnsformasjonen 16. Perforatorsammenstillingen 500 anvendes for å perforere foringen 10 og undergrunnsformasjonen 16 etter ønske. Teknikken ved de gjensidige forbindelsene er velkjent på området og anvendes for å gjensidig forbinde disse elementene.

Strekkende seg nedenfor og forbundet med perforatorsammenstillingen 500 er et rør 18. En konnektor 600 forbinder frigjørbart den nedre enden av røret 18 med en hannkjønns-låsesammenstilling 700. Understøttet nedenfor hannkjønnslåsesammenstillingen 700 er en tetningssammenstilling 800.1 den foretrukne utførelsesformen har tetningssammenstillingen 800 og hannkjønnslåsesammenstillingen 700 en sentral passasje 722 (vist i fig. 5g) som tilveiebringer en fluidpassasje gjennom seg for forbindelse med og fluidkommunikasjon med brønnutstyr plassert nedenfor tetningssammenstillingen 800. Hannkjønnslåsesammenstillingen 700 passer aksielt inn i hunnkjønnslåsesammen-stillingen 400 for konstruksjonsmessig å forbinde låsesammenstillingene til hverandre slik det best illustreres i fig. 10. Sammenstillingen 900 kan terminere ved hannkjønnslåsesammenstillingen 700. Sammenstillingen 900 kan omfatte en hvilken som helst egnet pakningslukkeinnretning slik som en fjernbar plugg, ventil, en strømningskontrollanordning, en båndbehandlingsanordning, en produksjonssammenstilling eller lignende, som lukker pakningen 200 og isolerer brønnboringen 400.

Understøttet for å strekke seg nedenfor tetningssammenstillingen 800 er et egnet rør 20 forbundet med produksjonssammenstillingen 900 for å produsere petrokjemikalier fra undergrunnsformasjonen 16. Produksjonssammenstillingen 900 er konfigurert for å forbli nede i hullet etter ønske og kan for eksempel omfatte et enderør, plugg, ventil eller lignende eller en kombinasjon av dette. Fortrinnsvis har sammenstillingen 900 en fjernaktuerbar ventil for å stoppe fluidstrømning gjennom røret 20. Det er tenkt at andre typer utstyr kan forbindes med eller bæres av tetningssammenstillingen 800 og erstatte skjøten og produksjonssammenstillingen der dette er hensiktsmessig, slik som fjernbare ventiler, plugger og lignende. For eksempel kan en fjernbar plugg eller fjernaktuerbar ventil festes til tetningssammenstillingen 800 for å lukke denne sentrale passasje 722.

I fig. 1 er et intielt trinn i prosessen ifølge den foreliggende oppfinnelse vist med anordningen 8 sammenstilt og nedsenket til posisjon nær den undergrunnsformasjon 16. I fig. 2 har aktuatoren 300 satt eller ekspandert pakningen 200 til tettende og friksjonsinngrep med foringens 10 indre vegg 22 på en velkjent måte. Når pakningen 200 er satt, isolerer den formasjonen 16 fra brønnfluider i foringen 10 over pakningen 200. Når pakningen 200 er satt, betjenes perforatorsammenstillingen 500 for å perforere foringen 10 og den undergrunnsformasjonen 16 for å forårsake fluidkommunikasjon.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er kjøreverktøyet 100 frigjørbart forbundet med pakningen 200 med anordningen som beskrives mer detaljert senere. Kjøreverktøyet 100 kan frakobles fra denne ved fjernbetjening og beveges oppover som vist i fig. 3.1 dette trinnet beveges røret 14, perforatoren 500 og røret 18 aksielt oppover gjennom den sentrale passasjen 210 definert i pakningen 200, aktuatoren 300 og hunnkjønnslåsesammenstillingen 400, som illustrert i fig. 5b, 5c og 5d. I samsvar med oppfinnelsen har elementene i isolasjonsanordningen 8 mellom hunnkjønnslåsen 700 og hannkjønnslåsen 400 en diameter som ligger tilstrekkelig nær den sentrale passasjen 210, men som likevel passerer aksielt gjennom den sentrale passasjen 210. Den oppoverrettede eller opphulls gjenopphentingsretningen koblet med de små klaringene i passasjen 110 samvirker til å hovedsakelig forhindre, om ikke fullstendig blokkere, eventuell passasje av brønnfluider over pakningen under gjenopphentingsprosessen. Det vises til fig. 3, der, når kjøreverktøyet 100 fortsetter oppover, hannkjønnslåsesammen-stillingen 700 lander eller aksielt teleskoperer inn i den sentrale passasjen i hannkjønnslåsen 400. Hannkjønnslåsen 700 låses i denne. Tetningssammenstillingen 800 teleskoperer aksielt inn i det indre av hunnkjønnssammenstillingen 400 for å passe sammen med egnede tetningsoverflater i hunnkjønnslåsesammenstillingens 400 sentrale passasje 210. Når den er flyttet på plass, tetter sammenstillingen 800 følgelig ringrommet mellom hannkjønns- og hunnkjønnslåsene 700 og 400.

I fig. 4 er en frigjørbar konnektor 600 vist etter adskillelse fra hannkjønnslåsesammen-stillingen 700. Kjøreverktøyet 100 kan hentes opp igjen oppover eller fjernes fra foringen 10 med perforatorsammenstillingen 500 og de tilknyttede rørene 14 og 16. Dette trinn etterlater produksjonspakningen 200 på plass med produksjonssammenstillingen 900 forbundet med denne for bruk ved brønnproduksjon. Som beskrevet tidligere, forhindrer en ventilenhet i produksjonssammenstillingen 900 selektivt fluidstrømning gjennom produksjonssammenstillingen 900.

I samsvar med et aspekt ved prosessen ifølge den foreliggende oppfinnelse isoleres den undergrunnsformasjon 16 valgfritt fra brønnboringen 24 av pakningen 200 under og etter perforeringen av foringen 10 og den undergrunnsformasjon 16. Skade på den undergrunnsformasjonen 16 som ellers ville oppstått ved eksponering mot brønnfluider fra over pakningen forhindres i betydelig grad. I et ytterligere trekk kan produksjons-røret plasseres i brønnen og forbindes med pakningen 200 og produksjonssammenstillingen 900 for å produsere olje og gass fra den undergrunnsformasjonen 16.

I fig. 5 (fig. 5a til 5h) er detaljer ved et utførelseseksempel av en anordning 8 for bruk ved perforering av en brønn i samsvar med fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse illustrert. Anordningen 8 er, som illustrert i fig. 5, sammenstilt og klar for plassering i brønnboringen 24 (se fig. 1 til 4). Anordningen er vist i nedkjøringstilstand der de ønskede brønnoperasjonene, slik som perforering, kan utføres. Kjøreverktøysamrnenstillingen 100 er illustrert i fig. 5a og 5b. Kjøreverkstøysammen-stillingen 100 har et legeme 102 og en reduksjon 104. Både legeme 102 og reduksjonen 104 er sylindriske og er forbundet til hverandre ved sampassende gjenger 106. Gjenger 106 omfatter hannkjønnsgjenger 106a på den nedre enden av legemet 102 og hunnkjønnsgjenger 106b på den øvre enden av reduksjonen 104. Legemet 102 har en sentral passasje 108 som står i fluidkommunikasjon med den sentrale passasjen 110 utformet i reduksjonen 104. Den øvre enden 112 av legemet 102 er illustrert rett avkuttet for tydeliggjørin. Den øvre enden 112 kan utstyres med gjenger eller andre egnede koblingsinnretninger som er velkjent innenfor industrien for å forbinde kjøreverktøysamrnenstillingen 100 med kjørerøret 12 for bruk ved manipulering av isolasjonsanordningen 8 inn og ut av brønnboringen 24. Det vises til fig. 5b, der sampassende gjenger 114 er anordnet i den nedre enden av reduksjonen 104 for å danne gjengeinngrep med den øvre enden 14a av røret 14. De sampassende gjengene 106 og 114 låses på konvensjonell måte for å forhindre utilsiktet demontering av de forbundne delene under bruk nede i hullet.

En konvensjonell produksjonspakning 200 er frigjørbart forbundet med kjøreverktøyet 100 ved sampassende gjenger 118. Som illustrert i fig. 5a er hannkjønnsgjenger 118a utformet på det ytre av kjøreverktøyet 100 mens sampassende hunnkjønnsgj enger 118b er utformet i det indre av produksjonspakningen 200 øvre ende. Gjengene 118 danner ganske enkelt en konvensjonell innretning for frigjørbart å forbinde produksjonspakningen 200 med kjøreverktøyet 100 og andre innretninger kjent på området kan anvendes. Frigjøring eller oppskruing av de sampassende gjengene 118 tillater gjenopphenting av kjøreverktøyet 100 mens produksjonspakningen 200 er i tettende og friksjonsinngrep med foringens 10 innvendige vegg 200 som illustrert i fig. 2 til 4. Det skal forstås at andre innretninger kjent på området frigjør forbindelse kan anvendes slik som låseanordninger, skjærtapper eller lignende. I den foreliggende utførelsesform kan gjengene 118 frakobles ved å rotere kjørerøret 12 til mekanisk å adskille kjøreverktøyet 100 fra produksjonspakningen 200. Det skal forstås at når pakningen 200 er aktuert og står i inngrep med foringsveggen 22 forhindres pakningen 200 fra å rotere, noe som tillater adskillelse av kjøreverktøyet fra denne.

I fig. 5a er den øvre enden av produksjonspakningssammenstillingen 200 sylindrisk og har en indre kammervegg 202. Veggen 202 er gjenget ved sin øvre ende for å danne de sampassende gjengenes 118 hunnkjønnsgj enger 118b. Kammerveggen 202 danner en sylindrisk tettende overflate for tetningssammenstillingen 116 båret på det ytre av kjøreverktøyet. Tetningssammenstillingen 116 omfatter elastiske elementer som tetter ringrommet mellom det ytre av kjøreverktøyets legeme 102 og den sylindriske indre kammerveggen 202. Det vises til fig. 5b, der kammerveggen 202 strekker seg aksielt mot en ringformet skulder 206 som adskiller kammeveggen 202 fra en kammervegg 208 med en redusert diameter. Veggene 202 og 208 defnerer en aksiell sentral passasje 210 gjennom hvilken røret 14a strekker seg.

I den illustrerte utførelsesformen er pakningen 200 av den typen som kan aktueres på å tilveiebringe en tetning i ringrommet utformet mellom foringens 10 innvendige vegg 22 og ved pakningens 200 ytre overflate. Den bestemte illustrerte pakningen omfatter en øvre kilesammenstillingen 212 plassert over en ekspanderbar tetningssammenstilling 214. Tetningssammenstillingen 214 er i sin tur plassert over en nedre kilesammenstilling 216. Kilesammenstillingen 212 omfatter et antall seg radielt strekkende rundt omkretsen plasserte kile 218 som holdes aksielt fast mellom skulderen 220 på legemet 204 og en aktuatorring 222. Aktuatorringen 222 er plassert for aksielt å gli langs legemets 204 ytre overflate 232 og har en ringformet rampeoverflate 224. Når ringen 222 står i inngrep med kilen 218, spriker kilene 218 utover for med kraft å komme i inngrep med den omkringliggende foringsveggen 22. Den nedre kilesammenstillingen 216 er i prinsippet et speilbilde av den øvre kilesammenstillingen 212. Den nedre kilesammenstillingen 216 omfatter et antall i avstand fra hverandre plasserte aksielt seg strekkende kiler 226 som holdes mellom aktuatorringen 228 og en ring 230. Ringene 228 og 230 er plassert rundt legemet 204 for å gli aksielt for å bringe kilene 226 til å sprike utover på samme måte som beskrevet for kiler 218.

Den ekspanderbare tetningssammenstillingen 214 er plassert mellom aktuatorringen 222 og aktuatorringen 228.1 den viste utførelsesformen er de tre elastiske ringformede tetningene 332 plassert på legemet 204. Det skal bemerkes at antallet tetninger 332 kan variere med hensyn på tetningsmaterialet som velges og de spesifikke forhold nede i hullet. Når tetningene 232 aksielt komprimeres mellom ringene 222 og 228 ekspanderer tetningene for å tette ringrommet mellom legemet 204 og foringens 10 indre vegg 22.

Aktuatorsammenstillingen 300 er vist i fig. 5b og fig. 5c. Pakningssammenstillingens 200 kilebærering 230 er gjenget ved sampassende gjenger 301 til et ringformet stempel 302 på aktuatorsammenstillingen 300. Aktuatorsammenstillingen som er valgt for denne utførelsesformen betjenes hydraulisk. Det ringformede stempelet 302 glir på legemets 204 ytre sylindriske overflate. Dette stempelet forårsaker, når det beveges aksielt oppover langs legemets 204 ytre, at pakningssammenstillingen 200 settes som beskrevet tidligere. I tillegg er det plassert et tredje sett av kiler 240 nær aktuatorringen 228 for å låse kilebæreringen 230 i den aktuerte posisjonen.

Som illustrert i fig. 5c fanges stempelet 302 mellom legemets 204 ytre overflate 236 og en sylindersammenstillings indre overflate 304. Sylindersammenstillingen 304 er forbundet med den nedre enden av legemet 204 ved sampassende gjenger 308. Stempel 302 er utstyrt med indre og ytre ringformede tetninger 308 og 310, respektivt. De indre tetninger 308 har konvensjonell konstruksjon og gir et glidende tetningsinngrep med legemets 204 ytre overflate 236. De indre gjengene 310 er konstruert for å tette ringrommet mellom stempelets 302 ytre og sylindersammenstillingens 304 indre. En eller flere skjærtapper 312 forhindrer initielt relativ aksiell bevegelse mellom stempelet 302 og sylinderen 304. Radielle porter 314 i legemet 204 tilveiebringer fluidkommunikasjon mellom aktuatorkammeret 316 med variabelt volum og den sentrale passasjen 210.

Som vist i fig. 5c er den nedre enden av sylindersammenstillingen 304 forbundet med den øvre enden av hunnkjønnslåsesammenstillingen 400 ved gjenger 322. Hunnkjønnslåsesammenstillingen 400 har et øvre og nedre sylindrisk tetningshus 402 og 404, respektivt. Huset 402 har en sylindrisk indre vegg 406 som danner en sylindrisk tetningsoverflate 408. Tetningsoverflaten 408 har noe redusert diameter sammenlignet med den hosliggnde innvendige veggen 406 som definerer den sentrale passasjen 210.

En tettende subsammenstilling 330 er forbundet med den nedre enden av røret 14a ved sampassende gjenger 338. Den tettende subsammenstillingen 330 har et antall porter 336 som kommuniserer med rørets 14a indre kavitet 26. Tetningssammenstillingens 330 ytre overflate 340 definerer spor 312 som bærer et antall ringformede tetninger 334. Tetningene 334 kan være O-ringer, pakninger eller lignende. Tetningene 334 er valgt til å være av en størrelse som passer sammen med det øvre tetningshusets 402 tetningsoverflate 408 for å tette ringrommet mellom tetningssubsammenstillingens 330 ytre overflate 340 og det øvre tetningshusets 402 indre.

Den nedre enden 330b av tetningssubsammenstillingen 330 er forbundet ved gjenger 338 med røret 14b. Røret 14b er valgt til å ha en tilstrekkelig lengde til å strekke seg fullstendig gjennom og nedenfor hunnkjønnslåsesammenstillingen 400. Den nedre utragende enden av røret 14b er forbundet med og understøtter perforatorsammenstillingen 500, slik som det vil beskrives nedenfor.

Det skal bemerkes at når isolasjonsanordningen er i nedkjøringsposisjon, som illustrert i fig. 5, tetter ringtetningene 334 den nedre enden av den sentrale passasjen 2210 (se fig. 5c) mens tetningssammenstillingen 116 tetter den øvre enden av denne (se fig. 5a). Et antall radielle porter 336 er utformet i tetningssubsammenstillingen 330 for å tilveiebringe fluidkommunikasjon mellom rørets 14a indre kavitet 26 og den sentrale passasjen 210. Porter 336 anvendes for å fjernbetjene aktuatorsammenstillingen 300 for å sette pakningen 200.

Setting av pakningen 200 utføres ved å øke trykket i røret 14a, som kommuniseres gjennom porter 336 til den sentrale passasjen 210. Den sentrale passasjen 210 står i fluidkommunikasjon med et kammer 316 med variabelt volum gjennom porter 314. Når trykket i røret 14a økes, økes likeledes trykket i kammeret 316 med variabelt volum, noe som påfører en kraft mot det ringformede stempelets 302 bunn 326, for at stempelet hydraulisk skal aktueres. Som reaksjon på det hydrauliske trykket i kammeret 316 med variabelt volum, tvinges stempelet 302 inn og oppover i forhold til sylinderen 302. Tapper 312 er fremstilt og montert i en konstruert konfigurasjon for å skjæres når et forhåndsbestemt trykk er tilstede i kammeret 315 med variabelt volum, noe som tillater stempelet 302 å bevege seg frem og tilbake i forhold til sylinderen 304 for å aktuere og sette pakningssammenstillingen 200.

I fig. 5d er tetningshusene 402 og 404 vist forbundet sammen ved sampassende gjenger 410. For å forhindre utilsiktet adskillelse låser et antall radielle settskruer eller tapper 412 gjengene 410 i sammenstilt posisjon. Et antall ringtetninger 414 tetter skjøten mellom tetningshusene 402 og 404. Den nedre enden 416 av det nedre sylindriske tetningshuset 404 er åpen og har en føringsoverflate med avkortet kjeglefasong ved skulderen 418. Det indre av enden av 416 danner en aksielt endende sylindrisk tetningsoverflate 420.

Låseelementet 422 er plassert i det indre av hunnkjønnslåsesammenstillingen 400 ved skjøten mellom det øvre og nedre sylindriske tetningshuset 402 og 404. Detaljer ved konstruksjonen av låseelementet 422 og dennes montering i hunnkjønnslåsesammen-stillingen 400 vil beskrives under henvisning til fig. 6, 7 og 8.

I fig. 6 er skjøten mellom det øvre og nedre sylindriske tetningshuset 402 og 404 vist, idet låseelementet 422 er fjernet for å tydeliggjøre. Den sylindriske indre veggen 424 har en diameter som omtrent tilsvarer den sylindriske tetningsoverflaten 420 i huset 404. Strekkende seg aksielt fra og konsentrisk med den sylindriske indre veggen 424 er en sylindrisk utsparing 426 med forstørret diameter. En andre større sylindrisk utsparing 428 er tilknyttet utsparingen 426 og strekker seg mot den nedre enden 430 av huset 402. Utsparingen 428 har sylindrisk fasong og er koaksiell med utsparingen 426 og har noe større diameter enn utsparingen 426. En utsparing 432 er utformet i det nedre sylindriske tetningshuset 404 hosliggende tetningsoverflaten 420. Utsparingen 434 er koaksiell med overflaten 420 og er fortrinnsvis valgt å ha samme diameter som utsparingen 426. En andre utsparing 434 er utformet i huset 404 og er plassert mellom utsparingen 432 og skulderen 436 på huset 404. Utsparingen 434 er koaksiell med utsparingen 432 og er fortrinnsvis valgt å ha samme diameter som den andre utsparingen 428 i det øvre tetningshuset 402.

I fig. 7 er låseelementet 422 vist plassert inne i hunnkjønnslåsesammenstillingen 400. Låseelementet 422 er et sylindrisk element med en veggtykkelse hovedsakelig lik den radielle dybden av utsparingen 426 i det øvre huset 402 og utsparingen 432 i det nedre huset 404. Låseelementets 422 indre vegg 438 har en indre diameter som hovedsakelig er lik diameteren av tetningsoverflatenee 420 og 424. Låseelementets 422 ytre diameter er noe mindre enn utsparingenes 426 og 432 indre diameter, slik at låseelementet 422 kan gli relativt fritt i og aksielt inne i begrensningen som defineres av utsparingene 426 og 432. Som vist i fig. 7, definerer skulderen 440 den øvre aksielle begrensningen av utsparingen 426 mens skulderen 440 definerer den nedre aksielle begrensningen av utsparingen 432.

I samsvar med trekkene ifølge den foreliggende oppfinnelsen har låseelementet 422 en effektiv aksiell lengde representert ved dimensjonen "A", som er mindre enn den aksielle lengden mellom skuldrene 440 og 442 representert ved dimensjonen "B". Låseelementet 422 kan gli aksielt mellom skuldrene 440 og 442 i retning av pilen "C" eller i motsatt retning av denne.

Som illustrert i fig. 7, har låseelementet 422 et antall aksielle spalter 444. Spaltene 444 er plassert rundt omkretsen for å strekke seg gjennom låseelementets 422 vegg. Et antall låsetenner 446 er utformet på låseelementets 422 indre vegg 438. Disse låsetennene kan ha form av labber eller gjengelignende fremspring fra låseelementets 422 overflate. Det skal bemerkes at låsetennene 446 er plassert i fjærarmer 448 mellom spaltene 444. Det er foretrukket at låseelementet 422 er laget av fjærlignende metallisk materiale som kan avbøyes radielt utover uten permanent deformasjon.

Når låseelementet 422 er i posisjonen vist i fig. 7 (eller beveges ytterligere i retning av pilen "C" til et punkt der låseelementet 422 støter mot skulderen 440) befinner fjærarmene 448 seg nær utsparingene 428 og 434.1 denne posisjonen kan fjærarmene 448 avbøyes utover og inn i den ringformede klaringen definert mellom låseelementets 422 ytre overflate 452 og utsparingene 428 henholdsvis 434.

I fig. 8 er låseelementet 422 vist aksielt beveget i en motsatt retning av pilen "C" for å støte mot skulderen 440.1 denne posisjonen kan låsetennene 446 på fjærarmene 448 ikke bøyes utover på grunn av den tette begrensningen av utsparingen 432. Dvs. at når låsetennene 446 aksielt flukter med området med større diameter dannet av utsparingene 428 og 434, kan fjærarmene 448 avbøyes utover inn i den ringformede klaringen. Når låsetennene 446 beveger seg til å ligge nær utsparingen 432, forhindrer den tette nærheten av låseelementets 422 ytre diameter og utsparingens 432 indre diameter utoveravbøyning av fjærarmene 448. Slik det vil beskrives i detalj i det etterfølgende, anvendes aksiell bevegelse av låsetennene 446 inn i og ut av utsparingene 428 og 434 med forstørret diameter for å utføre en låsefunksjon under fjerning av kjøreverktøyet 100, perforatorsammenstillingen 500 og tilknyttede rør 14 og 16.

Det vises nå til fig. 5e, der det kan sees at den nedre enden 14b av røret 14, som strekker seg gjennom og nedenfor hunnkjønnslåsesammenstillingen 400 (se fig. 5d) er forbundet via en egnet krave 502 med perforatorsammenstillingen 500. Perforatorsammenstillingen 500 er av en type som er kommersielt tilgjengelig innenfor industrien og som kan fjernaktueres når den er i riktig posisjon. Perforatorsammenstillingen 500 har en aktuator 504 og en kanon 506. Perforatorsammenstillingen 500 er valgt for dette bestemte formålet og kan anvendes for å perforere foringen 10 og undergrunnsformasjonen 16 der dette er ønsket etter at pakningssammenstillingen 200 er satt.

Som vist i fig. 5f, forbinder en hylse 508 den nedre enden av perforatoren 500 med rørets 16 øvre ende 16a. Det vises til fig. 5g, der røret 16 er koblet ved sin nedre ende 16b gjennom en frigjørbar konnektor 600 med den øvre enden av hannkjønnslåse-sammenstillingen 700. Den nedre enden av hannkjønnslåsesammenstillingen 700 er i sin tur forbundet med tetningssammenstillingen 800.

I utførelsesformen vist i fig. 5g er den frigjørbare konnektoren 600 gjengeforbundet ved sampassende gjenger 602 med rørets 16 nedre ende 16b. Den nedre enden av den frigjørbare konnektoren 600 er skåret ned for å danne en sylindrisk hannkjønnsende 604. Hannkjønnsenden 604 teleskoperer inn i den øvre enden av hannkjønnslåse- sammenstillingen 700 og er forbundet med denne via et antall skjærtapper 606. Under gjenopphenting av perforatorsammenstillingen 500 og tilknyttet utstyr skjæres skjærtappene 606 for å avskille konnektoren 600 fra den øvre enden av hannkjønns-låsesammenstillingen 700.

Hannkjønnslåsesammenstillingen 700 passer inn i eller kommer i inngrep med hunnkjønnslåsesammenstillingen 400.1 dette henseende har hannkjønnslåsesammen-stillingen 700 et antall rundt omkretsen seg strekkende, aksielt i avstand fra hverandre plasserte låsetenner 402 utformet på dens ytre. Låsetennene 702 er valgt til å ha en størrelse som passer sammen med og kommer i inngrep med låseelementets 422 låsetenner 446 i hunnkjønnslåsesammenstillingen 400. Låsetennene 700 er forspent i nedoverrettet retning mens låsetennene 446 er forspent i en oppoverrettet retning. Den effektive diameteren av tennene 446 og 702 er valgt for å tilveiebringe en gjensidig låsende funksjon som vil beskrives detaljert senere.

Det sylindriske huset 704 har en redusert diameter ved sin nedre ende 706 for å motta et antall sylindriske pakningselementer 802 på tetningssammenstillingen 800.

Pakningselementene 802 er valgt å ha en størrelse som passer sammen med og tetter inn i hunnkjønnslåsesammenstillingens 400 tetningsoverflate 420. Pakningselementene 802 har en konvensjonell konstruksjon som er velkjent innenfor industrien. Den nedre enden av avsnittet 706 med redusert diameter er gjenget ved sammenpassende gjenger 708 med en krave 710. Radielle rundt omkretsen plasserte riller 712 er utformet på den nedre enden av kraven 710.

I samsvar med et spesielt trekk ved den foreliggende oppfinnelse er kravens 600 ytre diameter, illustrert i fig. 5g, noe mindre enn den sentrale passasjen 210 (se fig. 5a til 5d) som strekker seg gjennom pakningssammenstillingen 200, aktuatoren 300, og hunnkjønnslåsesammenstillingen 400. Når skjærtappene 606 skjæres, kan kraven 600 fjernes fra brønnboringen 24 via den sentrale passasjen 210.1 tillegg er hannkjønnslåsesammenstillingens 700 og tetningssammenstillingens 800 ytre diameter valgt slik at disse lander i eller låser seg med det indre av hunnkjønnslåsesammen-stillingen 400 når de beveges oppover i retning av pilen "C". Riller 712 på kraven 710 har noe større ytre diameter enn den sylindriske tetningsoverflaten 420 i hunnkjønnslåsesammenstillingen 400. Det skal forstås at rillene 712 kommer i kontakt med skulderen 418 på den nedre enden av hunnkjønnslåsesammenstillingen 400 for å forhindre ytterligere oppoverbevegelse av hannkjønnslåsesammenstillingen 700 i hunnkjønnslåsesammenstillingen. Eventuell fortsatt oppoverrettet kraft overføres så til skjærtappene 606 som skjæres når tilstrekkelig oppoverrettet kraft påføres, noe som bevirker at konnektoren 600 frigjør hannkjønnslåsesammenstillingen 700.

I fig. 5h forbinder kraven 714 den nedre enden av kraven 710 med røret 20. Røret 20 har en lengde som plasserer produksjonssammenstillingen 900 i en ønsket avstand nedenfor pakningen 200 når hannkjønnslåsesammenstillingen 700 og hunnkjønnslåsesammen-stillingen 400 er i inngrepsforhold (se fig. 9 og 10). Produksjonssammenstillingen 900 kan ha en hvilken som helst konvensjonell konstruksjon som er velkjent innenfor industrien. Produksjonssammenstillingen 900 kan, for eksempel, fortrinnsvis ha en fjernbetjenbar ventil 902, en perforert skjøt 903 og en landenippel 904. Ventil 902 kan ha en konvensjonell konstruksjon og kan, for eksempel, være gjenopphentbar. Et viktig moment ved valget av ventilen 902 er at den temporært kan terminere den nedre enden av røret under aktivering av perforatorsammenstillingen og så åpnes for brønnproduksjon.

Detaljer ved den gjensidige virkningen mellom hannkjønnslåsesammenstillingen 700 og hunnkjønnslåsesammenstillingen 400 under låsingen og gjenopphentingen vist i fig. 3 og 4, vil forklares under henvisning til fig. 9 og 10. Sekvensen illustrert i fig. 9 er tilstede etter at perforeringen er fullført gjennom foringen 10 og den undergrunnsformasjonen 16 og etter at kjøreverktøyet 100 er koblet fra pakningen 200. Som forklart tidligere, har perforeringssammenstillingen 500 en diameter slik at den også har blitt fjernet gjennom pakningen 200 og hunnkjønnslåsesammenstillingen 400 via den sentrale passasjen 210. Fig. 9 viser to ytterligere trinn. Først kommer rillene 712 i inngrep med skulderen 418 og forhindrer ytterligere oppoverbevegelse av røret 18 inn i hunnkjønnslåsesammenstillingen 400. Deretter bevirker låsetennene 702, på grunn av presspasningen med låsetennene 446, at låseelementet 422 beveges aksielt oppover inn i utsparingene 426 og 432. Oppoverbevegelse av låseelementet 422 fortsetter inntil det støtes mot skulderen 440. Når låseelementet 422 støter mot skulderen 440, påfører låsetennene 702 en aksiell kraft mot fjærarmene 448, noe som gjør av fjærarmene 448 avbøyes utover i den ringformede klaringen definert mellom låseelementets 422 ytre overflate 452 og utsparingene 428 henholdsvis 434. Avbøyningen gjør det mulig for låsetennene 702 å gli oppover i forhold til låsetennene 446.

Som illustrert i fig. 9, er den relative aksielle posisjonen av utsparingene, låsetennene og skulderen 440 slik at låsetennene 702 og 446 kommer i inngrep når ytterligere oppoverbevegelse av røret 18 forhindres ved inngrepet mellom rillene 712 og skulderen 418. Ved denne begrensningen av oppoverbevegelse kan et rykk eller annen oppoverrettet kraft påføres på røret 16, som er tilstrekkelig til å skjære tappene 606 og derved frakoble konnektoren 600 fra hannkjønnssammenstillingen 700.

Effekten av avskjæringen og adskillelsen er illustrert i fig. 10. Som vist, er kraven 600 og røret 18 fritt bevegelige i oppoverretning når tappene 606 er avskjært, slik at disse kan hentes helt opp fra brønnboringen 24. Med hensyn på den foreliggende utførelsesformen gjenopphentes perforeringssammenstillingen 500 sammen med kraven 600 og røret. Når tappene 606 er avskjært, tvinger vekten av elementene som henger i hannkjønnslåsesammenstillingen 700 hannkjønnslåsesammenstillingen 700 i den motsatte retningen av pilen "C". Press- eller låseinngrepet mellom hannkjønnslåse-sammenstillingens 700 låsetenner 702 og hunnkjønnslåsesammenstillingens 400 låsetenner 446 bevirker at låseelementet 422 glir nedover til kontakt med skulderen 442. Denne inngrepsstillingen av låseelementet 422 er vist i fig. 10, og er også tidligere beskrevet med hensyn på fig. 8.

I denne posisjonen har låsetennene 446 beveget seg aksielt nedover forbi den ringformede klaringen definert mellom låseelementets 422 ytre overflate 452 og utsparingene 428 henholdsvis 434. Utoverrettet radiell avbøyning av skjærarmene 448 forhindres av utsparingen 432, som effektivt låser låsetennene 702 og låsetennene 446 sammen for å fullføre låseoperasjonen.

Disse Iåse-adskillelsestrinnene som er beskrevet under henvisning til fig. 9 og 10 gjør det mulig å fjerne unødvendige verktøysammenstillinger for bruk nede i hullet, mens en produksjonssammenstilling 900 etterlates nedenfor en pakning som er avtettet på grunn av tetningssammenstillingens 800 inngrep med tetningsoverflaten 420. Det skal bemerkes at selv om sperrehakelåsen er fordelaktig ved slike anvendelser, skal det forstås at forbindelsen også kan oppnås ved andre teknikker, slik som ved gjenger, J-spor eller lignende.

Utførelsesformene som er vist og beskrevet ovenfor er kun eksempler. Flere detaljer som er utelatt er velkjente på området, slik som beskrivelse av det indre av perforatorkanoner, fjernaktuerbare produksjonsventiler, tappnipler og lignende. Derfor er flere slike detaljer hverken vist eller beskrevet. Det er ikke krevet at alle detaljer, deler, elementer eller trinn som er beskrevet og vist er en del av oppfinnelsen. Selv om flere karakteriserende trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse er beskrevet i den foregående beskrivelsen, sammen med detaljer ved oppfinnelsens konstruksjon og funksjon, er beskrivelsen kun en illustrasjon og endringer kan utføres på detaljene, spesielt når det gjelder ting som fasong, størrelse og arrangement av deler innenfor oppfinnelsens prinsipper, slik den i full utstrekning er indikert ved den brede generelle betydningen av begrepene som anvendes i de etterfølgende krav. Den restriktive beskrivelsen og tegningene av spesifikke eksempler peker ikke på hva et inngrep i dette patentet ville være, men skal tilveiebringe i det minste en forklaring på hvordan man skal lage og bruke oppfinnelsen. Begrensningene av oppfinnelsen og patentbeskyttelses grenser måles ved og er definert ved de etterfølgende krav.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for å perforere en brønnforing nær en undergrunns brønnformasjon mens formasjonen isoleres fra brønnfluider i resten av brønnen, karakterisert ved at den omfatter: plassering av en fjernbefjenbar brønnpakning, en brønnperforator og en pakningslukkeanordning i brønnen; plassering av brønnpakningen i brønnforingen i en posisjon i brønnen på en opphulls side av perforatoren og pakningen; betjening av brønnpakningen for å sette pakningen i en tettende posisjon i brønnforingen for å isolere perforatoren og pakningslukkeanordningen fra resten av brønnfluidene på den opphulls siden av brønnpakningen; betjening av brønnperforatoren for å perforere brønnforingen i en posisjon nede i hullet under den tidligere satte brønnpakningen, for å tilveiebringe fluidkommunikasjon gjennom brønnforingsveggen mellom det indre av brønnforingen nedenfor brønnpakningen mens brønnperforeringen isoleres fra resten av brønnfluidene; fjerning av den tidligere betjente brønnperforatoren fra brønnen i retning oppover i hullet ved først å la den passere gjennom en passasje i brønnpakningen og så ut av brønnen for å frigjøre brønnen for utstyr som er unødvendig for den videre behandlingen eller brønnproduksjonen; og fjerning av pakningslukkeanordningen i retning oppover i hullet til kontakt med brønnpakningen og forbindelse av pakningslukkeanordningen med brønnpakningen for å lukke pakningspassasjen i brønnen, for å forhindre fluidkommunikasjon over brønnpakningen, og derved komplettere brønnperforeringen mens den perforerte foringen isoleres fra brønnfluidene opphulls for brønnpakningen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den ytterligere omfatter det trinn å forbinde brønnpakningen, brønnperforatoren og pakningslukkeanordningen i en sammenstilling der perforeringen er plassert mellom brønnpakningen og brønnlukkeanordningen før det trinn å plassere brønnpakningen, brønnperforatoren og pakningslukkeanordningen i brønnen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det trinn å fjerne brønnperforeringen i tillegg omfatter å frakoble brønnpakningen fra brønnperforatoren før perforatoren føres gjennom en passasje i brønnpakningen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den i tillegg omfatter det trinn å frakoble brønnperforatoren fra brønnlukkeanordningen etter det trinn å betjene brønnperforatoren.

5. Anordning for nedsenkning i og for bruk ved perforering av en brønnforing nær en undergrunnsformasjon, mens formasjonen isoleres fra brønnfluider i resten av brønnen, karakterisert ved at den omfatter: en fjernbetjenbar brønnpakning for tetning i en brønnboring, der pakningen har en passasje som strekker seg gjennom pakningen, og konnektorinnretning på den ene siden av pakningen for å senke ned og understøtte brønnpakningen i brønnen; en fjernbetjenbar perforatoranordning med en ende på hensiktsmessig måte forbundet med pakningen, der perforatoren har en størrelse som kan passere gjennom passasjen i brønnpakningen; og en pakningslukkeanordning frigjørbart forbundet med den andre enden av perforatoren, sampassende overflate på pakningslukkeanordningen og brønnpakningen for å forbinde pakningslukkeanordningen med pakningen for å lukke passasjen i brønnpakningen.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at pakningslukkeanordningen omfatter en produksjonssammenstilling.

7. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at den i tillegg omfatter rør plassert mellom og forbundet med brønnpakningen og brønnperforeringen.

8. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at den i tillegg omfatter rør plassert mellom og forbundet med brønnperforatoren og pakningslukkeanordningen.

9. Fremgangsmåte for å perforere en brønnforing nær en undergrunns brønnformasjon der en brønnpakning er satt i en foring inneholdende brønnfluider i en posisjon over den undergrunns brønnformasjonen, for bruk til å isolere formasjonen fra resten av brønnen og der en perforatør plasseres i brønnforingen nedenfor brønnpakningen og betjenes til å perforere féringen for å åpne formasjonen mot foringen, karakterisert ved at den omfatter posisjonering av pakningslukkeanordningen i brønnen nedenfor brønnpakningen før brønnperforatoren betjenes og at deretter samtidig fjernes perforatoren fra brønnen, ved å forflytte perforatoren gjennom brønnpakningen, og lukning av pakningen med en pakningslukkeanordning når perforatoren trekkes tilbake fra brønnpakningen, for derved å forhindre kommunikasjon mellom brønnfluidene over pakningen og den undergrunnsformasjonen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at den samtidige fjerningen omfatter forflytning av perforatoren gjennom en passasje i brønnpakningen som er noe større enn brønnperforeringen, men mindre enn pakningslukningen.