NO148564B - Fremgangsmaate og anordning til kontrollering av hoeytrykksformasjon under boring av en broenn - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til kontrollering av en høytrykksformasjon under boring av en brønn med en borestreng og sirkulasjon av borevæske i brønnen, idet det høye trykk avgrenses i ringrommet mellom borestrengen og brønn-veggen til et område under et gitt sted.

Oppfinnelsen vedrører også en utblåsings-sikkerhetsventilanordning for utførelse av fremgangsmåten for bruk nede i en brønn, omfattende et brønnforingsrør, en borestreng i forings-røret, en borkrone i den nedre ende av borestrengen og anordninger for sirkulasjon av borevæske i brønnen, en rørformet stamme som danner en del av borestrengen, en pakningsanordning båret av stammen, og en anordning for aktivering av pakningsanordningen for tetting av ringrommet mellom borestrengen og brønnen.

Av og til under boreoperasjoner bores brønnen inn i formasjoner som har et unormalt høyt gasstrykk. Det kan enten støtes på en gassformasjon eller en gass-væskeformasjon. Slike formasjoner kan danne utblåsingsbetingelser, og dersom de ikke hurtig rettes på kan brønnen komme ut av kontroll og bevirke et tap av brønnfluider og ødeleggelse av boreutstyr.

Konvensjonelt boreutstyr omfatter et antall sikkerhetsventiler mot utblåsing i en stabel av slike ventiler. Men ut-blåsings—sikkerhetsventiler på overflaten kontrollerer-ikke en brønn ved kjerrten av problemet, nemlig nede i formasjonsområdet med høyt trykk. Utblåsings-sikkerhetsventiler på overflaten kan bare.forsøke å begrense det høye trykk ' inne i brønnen. Det er

■,ikke helt vellykket. Når en gåssblære tar veien opp gjennom' ringrommet.mellom borestrengen og brønnen, kan brønnen være i fare. En gåssblære høyt oppe i ringrommet betyr at borevæskens hydrostatiske høyde er blitt ineffektiv, og foringsrøret og ut-styret på overflaten kan ikke motstå gassen under høyt trykk og begrense denne. I tillegg kan selve gassblæren skade utblås-

ingssikkerhetsventilens avstengere i en utstrekning som gjør dem ineffektiv.

Det har vært gjort forsøk på å frembringe utblåsings-sikkerhetsventiler for anbringelse nede i hullet og en fremgangsmåte til kontrollering av en brønn under anvendelse av samme. Disse forsøk har frembrakt systemer som fremdeles har ulemper.

Fra US-patentskrifter 3.283.823 og 3.322.215 er det kjent et apparat og en fremgangsmåte til kontrollering av formasjonstrykk nede i hullet. I disse patentskrifter er det beskrevet anvendelse av en pakning for uforet borehull, som er anbrakt i borestrengen umiddelbart over borkronen for stenging av brøn-nens ringrom. Et annet stengeorgan er anordnet for stenging av borestrengløpet ved pakningen. Idet den hydrostatiske trykkhøyde frembrakt av sirkulerende borevæske er ineffektiv under pakningen, må pakningen være anbrakt direkte over borkronen. Anbringelse av pakningen direkte over borkronen betyr at pakningen må tette brønnens uforete løp. I myke, sedimentære formasjoner er tetning av brønnens uforete løp vanskelig og kan være umulig.

Fra US-patentskrift 3.427.651 er det kjent anvendelse av

en pakning som er anbrakt i borestrengen umiddelbairt over borkronen for stenging av brønnens ringrom. Det er anordnet en innretning for å gjøre det mulig for borevæske å sirkulere fra bore-strengens løp til ringrommet over pakningen, selv om løpet blir værende uforet. En slik løsning har den ulempe at den krever bruk av en pakning for uforet borehull.

Også fra US-patentskrift 3.503.445 er det kjent anvendelse av en pakning for uforet borehull for tetning av ringrommet mellom borestrengen og brønnveggen. En kontrollplugg som føres ned gjennom borestrengen, skifter en glideventil slik at pakningen kan pumpes opp og'slik at det kan bli opprettet kommunikasjon mellom borestrengløpet og ringrommet. Pluggen lukker også borehullet. Også i dette tilfelle omfatter det beskrevne system to ulemper, ved at det krever en pakning for uforet borehull, som eventuelt ikke er i stand til å tette ringrommet i en myk formasjon, og ved å hindre fortsatt sirkulasjon av•borevæske under pakningen.

Fra US-patentskrift 3.710.862 er det kjent en kombinasjon av en pakning og en crossoverventil som anvendes for fullføring av en brønn. I patentskriftet beskrives det sirkulasjon av væske ned langs en streng over pakningen, gjennom en tetningsenhet og ut i ringrommet under pakningen. Denne operasjon utføres etter at brønnen er boret og borestrengen fjernet. Fluider kan da fortsette å sirkulere ved å strømme fra et punkt under pakningen opp gjennom ringrommet i tetningsenheten og ut i ringrommet om strengen over pakningen. En slik kombinasjon av en pakning og en crossoverventil anvendes ikke for kontrollering av høytrykks-formasjoner som kan påtreffes under boreoperasjoner, men anvendes for å stimulere brønner som har lavtrykksformasjoner.

Fra US-patentskrift 3.527.296 er det kjent fjerning av

en borestreng fra området i en brønn hvor det er anordnet forings-rør, men det er ikke sørget for sirkulasjon for å muliggjøre behandling av brønnen.

Selv om det ifølge kjent teknikk er forstått at hele brøn-nen bør behandles (pakningene for uforete borehull er anbrakt helt opptil borkronen) er det ikke kjent et system for behandling av hele søylen av slam i en brønn hvor en slik pakning er ineffektiv.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en fremgangsmåte og en anordning som også ved unormalt høye trykk sikrer effektiv beskyttelse av brønner som bores, hvor foringsrør-borestrengringrommet ved overflaten beskyttes mot formasjonen ved bunnen av brønnen og hele søylen av slam i brøn-nen kan behandles, selv når brønnen bores gjennom en myk forma-

ti

sjon hvor en pakning for uforet borehull er ineffektiv.

Det kjennetegnende ved oppfinnelsen fremgår av de etter-følgende krav.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori like hen-visningstall angir like deler og hvori:

Fig. 1 viser skjematisk en brønn under boring.

Fig. 2 viser et oppriss av et verktøy som fires ned i brønnen.

Fig. 3' viser et skjematisk riss. av verktøyet i inngrep

med én stamme i en brønn.

Fig. 4 viser et skjematisk riss av verktøyet etter at det har' aktivert eh pakning båret av stammen. Fig. 5a og 5b viser sammenhørende tverrsnitt av en stamme med pakning og ventilenhet som kan anvendes som en del av ut-ta låsings-sikkerhetsventilsysternet. Fig. 6 viser et oppriss, delvis i snitt, av verktøyet i inngrep med stammen i fig. 5.

Fig. 7 viser et oppriss, delvis i snitt, av verktøyet i

fig. 6 i stilling for aktivering av pakningen og kontrollering av ventilen. Fig. 8 viser et oppriss, delvis i snitt, av et system for nedfiring av verktøyet i fig. 5 i borestrengen.

Fig. 9 viser et tverrsnitt etter linjen 9-9 i fig. 8.

Fig. 10 viser et skjematisk riss av et kontrollsystem for nedfiring av verktøyet fra systemet i fig. 8. Fig. 11 viser et skjematisk riss av en alternativ stamme med pakning og omføringsforbindelsesanordning. Fig. 1 viser noen av de komponenter som ville bli anvendt ved boring av en brønn.

Et brønnhull 20 bores fra en overflate 22, som enten kan være jordens overflate eller havbunnen.

Etter hvert som brønnhullet føres nedover vil det bli anordnet ett eller flere foringsrør 24. En vanlig borestreng 26 rager gjennom foringsrøret 24 med en borkrone 28 i den nedre ende.

Sirkulerende borevæske (hvis strømningsretning er vist

med piler) strømmer nedad gjennom borestrengen 26 ut gjennom borkronen 28 og opp gjennom ringrommet mellom borestrengen 2 6

og brønnveggen 20 (vanligvis betraktet som normal sirkulasjon). Den sirkulerende borevæske er innrettet til å kontrollere nor-male formasjonstrykk som påtreffes under boreoperasjonene, idet trykket som skyldes den hydrostatiske høyde av sirkulerende bore-slam vanligvis overstiger bunnhullstrykket.

Det er anordnet én eller flere paknings-fluidumstyreenheter 30. Disse enheter 30 tetter ved aktivering ringrommet mellom brønnveggen 20 eller foringsrøret 24 og borestrengen 26. De sørger også for kontrollert strømning av fluidum ved omføring av enheten 30 på dette punkt.

Ved utøvelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen aktiveres en valgt enhet 30 når en unormal situasjon, såsom en høy-trykksgassformasjon, påtreffes. Ved tetning av brønn-borestreng-ringrommet og kontrollering av sirkulasjon beskyttes ringrommet over den valgte enhet 30. En gåssblære kan ikke stige opp i ringrommet over enheten og utøve høyt trykk på foringsrørhodet og en utblåsings-sikkerhetsventil på overflaten (ikke vist). Enhetene 30 er anbrakt i borestrengen 26 slik at pakninger, som er forbundet med enheten 30, effektivt vil tette ringrommet om borestrengen 26. Idet pakningen kanskje ikke vil holde i en løs, myk eller relativt lett formasjon, såsom sand son; iAa,: nar satt seg, under foringsrøret 24, er enheten 30 fortrinnsvis anbrakt i foringsrøret 24 slik at pakningen tetter mot foringsrøret 24. Et antall enheter 30 kan være anordnet med innbyrdes avstand i borestrengen 26 slik at det alltid vil være tilgjengelig en enhet 30 i foringsrøret 24.

Når pakningen som er forbundet med enheten 30 er aktivert, er det opprettet kontrollert sirkulasjon som fører forbi pakningen. Normal sirkulasjon ned borestrengen 26 er vendt om, og slam pumpes ned ringrommet til den aktiverte enhet 30 (omvendt sirkulasjon). Slammet sirkulerer gjennom enheten idet det blir ført forbi pakningen, og fortsetter sirkulering nedover om borkronen 28 og tilbake opptil enheten 30. Fra enheten 30 vender slammet tilbake til overflaten gjennom borestrengen 26. Fortrinnsvis hinder enheten 30 også tilbakestrømning opp ringrommet for å sikre at gass under høyt trykk ikke kan strømme inn i ringrommet over enheten 30 etter at enheten 30 er blitt aktivert.

En anordning for å hindre tilbakestrømning opp ringrommet, såsom en tilbakeslagsventil, er av særlig verdi når sirkulasjon stoppes av en eller annen årsak. Med en slik tilbakeslagsventil vil fortsatt sirkulasjon fjerne enhver gass som kan finnes i ringrommet over enheten 30. Gass fra formasjonen vil bli avgrenset til borestrengen over enheten 30.

Gass som er avgrenset inne i borestrengen 2 6 kan sikrere

og lettvintere kontrolleres når slam kondisjoneres eller det foretas andre trinn for å kontrollere brønnen enn om gass til-lates å stige opp i ringrommet over enheten 30. Den økte sikker-het og den økte kontrollmulighet fremkommer ved at foringsrøret 24 ikke er konstruert for å motstå et høyt differensialtrykk som ville bli dannet.av høytrykksgass, mens borestrengen er det. Som kjent er foringsrøret 24 et tynnvegget rør med stor diameter, og det ytre trykk på den øvre del av foringsrøret er atmosfæres-trykk. Den øvre del av foringsrøret vil derfor ikke være i stand til å kompensere betydelige indre trykk. På den annen side har borestrengen 26 liten diameter og har en styrke som er i stand til å motstå høye indre trykk. Dessuten bevirker sirkulerende slam om borestrengen 26 støtte for denne.

En anordning er innrettet til å aktivere pakningen som

er tilknyttet enheten 30, og en ytterligere anordning er innrettet til å muliggjøre kontrollert sirkulasjon av fluidum gjennom enheten 3 0 forbi den aktiverte pakning.

Anordningen for aktivering av pakningen kan være et aktiv-erende verktøy 32 som er innrettet til å fires ned i borestrengen 26, slik at det kan føres ned gjennom borestrengen 26 når det påtreffes en høytrykksgassformasjon. En stilling for aktiverings-verktøyet 32 for nedfiring er vist skjematisk i fig.. 1. Verktøyet, er anbrakt i en avgivelsesanordning 34 som utgjør en del av en slange 36 som borevæsken passerer gjennom. En kontrolledning 38 sørger for kontrollert nedfiring av verktøyet 32 i strømmen av borevæske.

Et konvensjonelt brønnutstyr som er vist i fig. 1 omfatter en kelly 40 for overføring av torsjonsmoment til borestrengen 26, en svivel 42 for dreibar lagring av kellyen 40, en krok 44 samt en løpeblokk 4 6 for heving og senking av kellyen 4 0 og den fleksible slange 36 med en svanehals 48 som danner en ledning for innføring av borevæsken i svivelen 42.

For medvirkning til kontrollering av unormalt høye formasjonstrykk kan det være anordnet en ventil 50 i den øvre ende av kellyen 40.

Som det fremgår av fig. 2 fires aktiveringsverktøyet 32 ned i strømmen av borevæske etter at brønnen er blitt boret inn i et område med unormalt høyt formasjonstrykk og det er ønskelig å kontrollere brønnen.Sirkulerende borevæske fører verktøyet 32 ned gjennom borestrengen 26.

Verktøyet 32 føres nedover inntil det kommer til enheten 30.

Fig. 3 og 4 viser skjematisk fremgangsmåten og en utførel-sesform av en enhet 30 som er aktivert av verktøyet 32 i over-ensstemmelse med oppfinnelsen til kontrollering av høytrykksgass-formasjonen. I fig. 3 er aktiveringsverktøyet 32 nettopp kommet til enheten 30. En pakning 52, som er tilknyttet enheten 30,

er trykkløs, og en glideventil 54 hindrer strømning gjennom en port 56 og en forbindelseskanal 58. Fortsatt sirkulasjon beveger glideventilen 54 til den i fig. 4 viste stilling, hvorved porten 56 blottlegges slik at det muliggjøres oppfylling av pakningen og flukt-ing mellom en omføringskanal 60 i glideventilen 54 med forbindelseskanalen 58. Pakningen 52 fylles opp til et forutbestemt trykk når en skjør skive 62 over hullet gjennom verk-tøyet 32 brytes i. stykker. Når skiven 62 brytes i stykker rever-

seres sirkuleringen slik som antydet med piler i fig. 4, hvorved det innføres nykondisjonert slam i ringrommet over enheten og en gass eller gassholdig slam i ringrommet erstattes, og ringrommet avlastes for gasstrykk. Når det anvendes en tilbakestrøm-nings-tilbakeslagsventil 64 kan ringrommet åpnes først ved overflaten for frigjøring av gasstrykket til ringrommet dersom dette er ønskelig, idet tilbakeslagsventilen 64 vil hindre at ytterligere gasstrykk føres inn i ringrommet mens sirkuleringen rever-seres eller mens det utføres andre prosesser på overflaten mens sirkuleringen er stoppet. Ved anvendelse av det beskrevne system er høyt formasjonstrykk av pakningen 52 avgrenset til ringrommet under pakningen 52, og borevæskesirkulering kontrolleres av ventilenheten slik at det oppnås tilbakestrømning opp det indre av borestrengen 26 over pakningen 52.

Fig. 5a og 5b viser en alternativ enhet 30 med den til-hørende pakning 52 og en del av ventilenheten. Enheten 30 omfatter en rørformet stamme 68 med en boring 70 og gjenger 72

i begge ender for sammenføyning med borestrengen 26. Boringen 70 i stammen 68 har stort sett samme størrelse som hullet i borestrengen 26.

En pakning 52 er anordnet på stammen 68 for tetning mot brønnens vegg. Den viste pakning 52 er en oppblåsbar hylselik-nende pakning.

Pakningen 52 omfatter et elastisk pakningselement 74 av

en elastomer som er anordnet om en pakningshylse 76.

Pakningselementet 74 kan være et vilkårlig egnet elastisk pakningsmateriale av en elastomer som vil frembringe en effektiv tetning. Pakningselementet 74 er fortrinnsvis utformet slik at det tetter mot foringsrøret 24, men dersom den eneste til-gjengelige enhet 30 befinner seg i det uforete borehull, kan pakningselementet 74 danne tetning i det uforete borehull, eller dersom det er gjennomførlig kan borestrengen 26 løftes inntil enheten 30 befinner seg i foringsrøret 24.

Hylsen 76 omgir den rørformete stamme 68. Pakningsmaterialet 74 er festet til hylsens 76 ytre ringformete flate. Hylsen 76 har et tynnere midtparti 78. Det tynnere midtparti 78 kan fylles opp og utvides slik at pakningselementet 74 danner anlegg mot foringsrørets 24 hullvegg. For å holde hylsen 76 i stilling om den rørformete stamme 68, er hylsens 7 6a nedre ende anbrakt mellom en nedadvendende skulder 80 på den rørformete stamme 68 og en mansjett 82. For å gjøre det mulig å fylle opp og utvide pakningen i dens tetningsstilling, kan hylsens 66 øvre ende 76b gli langs den rørformete stamme 68.

Pakningen 52 fylles opp ved innføring av fluidum i et ringrom 84 mellom pakningshylsen 76 og den rørformete stamme 68.

For å hindre at det innførte fluidum skal lekke ut av ringrommet 84, er det anordnet tetninger 86 i den øvre 76b og den nedre 76a ende av hylsen 76 mellom hylsen 76 og den rørformete stamme 68. En fluiduminnløpsport 88 forbinder boringen 70 i den rør-formete stamme med ringrommet 84. Innføring av fluider gjennom porten 88 kontrolleres ved hjelp av en ventil 90. En ringformet tilbakeslagsventil 92 hindrer tilbakestrømning av det innførte, oppfyllende fluidum.

For tapping av pakningen forbinder en tappeport 94 hullet i den rørformete stamme 68 med ringrommet 84. En glideventil 96 styrer tappeporten 94. I begynnelsen stenger glideventilen 96 porten 94. Glideventilen 96 blir holdt løsgjørbart i denne stengestilling av en sikringsring 98. Glideventilen 96 er utstyrt med indre spor. 100 som er innrettet til å danne inngrep med et verktøy som er nedfirbart gjennom borestrengen. Når det er ønskelig å tappe ut pakningen føres et verktøy ned gjennom borestrengen inntil det danner inngrep med sporet 100 i glideventilen 96. Fortsatt nedadrettet bevegelse av verktøyet skjærer av sikringsringen 98 og forskyver glideventilen 96 nedover inntil den danner anlegg .mot en skulder 102. Når glideventilen 96 er i denne nedre stilling frembringer tappeporten 94 fluidumkommunikasjon fra ringrommet 84 til boringen 70 og gjør det mulig for fluidum å renne ut av ringrommet 84 inn i boringen 70.

For å hindre at pakningshylsen 76 skal synke sammen om

den rørformete stamme 68 når enheten 30 senkes gjennom brønnen,

er det anbrakt fluidum i ringrommet 84 mellom hylsen 76 og stammen 68 før enheten 30 bringes på plass i borestrengen 26. Det er anordnet en øvre åpning 104 og en nedre åpning 106 for å mulig-gjøre fylling av ringrommet med en ukomprimerbar væske. Plugger kan anbringes i disse åpninger. For fylling av ringrommet 84

med en væske fjernes pluggene, og va;sken pumpes inn i ringrommet gjennom den nedre åpning 106. Når væske flyter ut den øvre åpning 104 er ringrommet fullt. Pluggene settes deretter i åpningene for å avsperre væsken.

For å hindre at pakningen 52 kommer i berøring med forings-røret eller veggen i brønnen og river opp det elastiske pakningselement 74, er det i begge ender av pakningshylsen 76 på den rørformete stamme anordnet store sliteringmansjetter 82 og 108. De ytre, ringformete flater av mansjettene 82 og 108 rager forbi pakningselementets 74 ytterflate. Når således enheten senkes ned gjennom brønnen som del av borestrengen 26, danner slite-ringmans j ettene 82 og 108 inngrep med brønnveggen og beskytter pakningselementet 74.

For å hindre forskyvning av pakningen 52 er det fortrinnsvis anordnet stopporganer 110. Stopporganene 110 utvider seg utover og danner anlegg mot brønnveggen når fluidum injiseres inn i ringrommet 84 for aktivering av pakningen 52. Stopporganene 110 blir vanligvis holdt i en tilbaketrukket stilling av en fjær 112. Fortrinnsvis behøves det mindre kraft for å skyve stopp-organet utover mot fjæren 112 enn det som behøves for å utvide pakningshylsen 76, "slik at stopporganene utskyves slik at de danner inngrep med brønnveggen før pakningshylsen 76 blir ut-videt. Fluidum hindres fra å unnslippe forbi stopporganene ved hjelp av pakninger 114.

Enheten 30 omfatter også deler av en ventilenhet for å frembringe kontrollert sirkulasjon forbi pakningen 52. Ventilenheten muliggjør fortsatt sirkulasjon av borevæske under den aktiverte pakning 52 og sørger for tilbakeføring av fluidum i borestrengen 26 over pakningen 52. Fortrinnsvis omfatter ventilenheten også anordninger for å hindre fluidum og gasstrykk fra å strømme inn i ringrommet over den aktiverte pakning 52. Som vist i fig. 3, 4 og 11 kan den kontrollerte sirkulasjon forbi den aktiverte pakning 52 være parallell med sirkulasjonen ned ringrommet til den aktiverte enhet 30, gjennom enheten 30 forbi den aktiverte pakning 52, videre ned ringrommet, gjennom borkronen 28 og tilbake opp gjennom borestrengen 26. Men fortrinnsvis er som vist i fig. 5, 6 og 7 enheten 30 utformet slik at den kontrollerte sirkulasjon er en kryssingsirkulasjon, slik at ved motsatt sirkulasjon sirkulerer fluidum ned ringrommet over pakningen, krysser over enheten, fortsetter ned i borestrengen under pakningen, flyter gjennom borkronen og vender tilbake ved å strømme opp ringrommet under pakningen, krysser over enheten 30 og fortsetter opp til overflaten i borestrengen 20 over pakningen. Kontrollert kryssirkulasjon foretrekkes som følge av at ved motsatt sirkulasjon med kryssirkulasjon tvinges ikke borekutt i det åpne hull gjennom portene i borkronen 28. Ved kontrollert, parallell sirkulasjon kan borekuttet ved motsatt sirkulasjon bli tvunget inn i porten i borkronen 28 og bevirke blokkering av portene og hemme ytterligere sirkulasjon.

Fig. 5A og 5B viser deler av en crossoverventilenhet inne

i enheten 30. Disse deler omfatter forbindelsesanordninger og ventilanordninger.

Det er anordnet to sett av forbindelsesanordninger. Begge løper mellom den indre boring 70 i den rørformete stamme 68 og det ytre av den rørformete stamme 68 ved ytre porter på motstående sider av pakningen 52. Et første sett av forbindelsesanordninger løper mellom boringen 70 ved en port 116 gjennom en del 118 av den rørformete stamme 68 til porter 120 over pakningen 52. Et andre sett forbindelsesanordninger løper fra boringen 70 ved en port 122 gjennom den rørformete stamme 68

til et punkt under pakningen 52.

En måte til å få forbindelsesanordningene til å danne forbindelse mellom boringene 70 i den rørformete stamme 68 og det ytre av den rørformete stamme ved porter på motstående sider av pakningen 52, slik som vist i fig. 5A og 5B, er å utstyre den rørformete stamme 68 med et større boringsparti 121 og et indre rørorgan 123. Både boringspartiet 121 og rørorganet 123 løper fra den ene side av pakningen 52 til den annen. Det indre rørorgan 123 er anbrakt inne i det større boringsparti 121 i den rørformete stamme 68 og ér festet til denne f.eks. ved svei-sing i dets ender 123a og 123b. Porten 116 løper gjennom det indre rørorgan 123 fra boringen 70 til ringrommet 118 mellom det indre rørorgan 123 i den rørformete stamme 68 og det større boringsparti 121 i den rørformete stamme 68. Det første sett av forbindelsesanordninger omfatter porten 116, ringrommet 118 samt porter 122.

Ventilen 90 kontrollerer forbindelsesanordningen. Når ventilen 90 er i sin utgangsstilling, slik som vist i fig. 5B, blok-kerer den portene 116 og 122 slik at borevæske kan strømme gjennom boringen 70 i stammen 68, men ikke kan strømme gjennom forbindelsesanordningen . Sikringsstifter 126 holder ventilen 90

i dens utgangsstilling. Ventilen 90 er utstyrt med en port 128 som kommuniserer med porten 116, og en port 130 som kommuniserer med porten 122, slik at det oppnås kryssende fluidumstrømning når ventilen 90 skiftes til en andre stilling.

Fig. 6 viser aktiveringsverktøyet 32 etter at dette er blitt ført ned gjennorn borestrengen 26. Det er anordnet med. sin skulder 131 i anlegg mot en oppovervendende skulder 133 på ventilen 90.

Anordninger for aktivering av pakningen 52 omfatter aktiv-eringsverktøyet 32. For at ett verktøy skal bli ført til enheten 30 for å aktivere både pakningen 52 og kontrollere ventilenheten, blir verktøyet 32 fortrinnsvis et kombinert aktiveringskontroll-verktøy inne i ventilenheten og kontrollerer ventilenheten slik at det oppnås kontrollert sirkulasjon forbi pakningen 52.

Når aktiveringskontrollverktøyet 32 har dannet anlegg mot glideventilen 90, resulterer fortsatt utøvelse av fluidumtrykk i borestrengen 26 i at aktiveringskontrollverktøyet 32 skjærer av tappen 126 og forskyver ventilen 90 nedad til den stilling som er vist i fig. 7. Med verktøyet 32 og ventilen 90 i denne stilling kan pakningen aktiveres og crossoverventilenheten kontrolleres .

Pakningen aktiveres ved å fortsette å pumpe fluidum ned borestrengen 26. Fluidet strømmer gjennom den nå åpne innløps-port 88, forbi den elastiske, ringformete tilbakeslagsventil 92 og inn i ringrommet 84 mellom pakningshylsen 76 og den rør-formete stamme 68. Fortsatt innføring av fluidum i ringrommet 84 utvider stopporganene 110 utover slik at de danner inngrep med brønnveggen og fyller opp og utvider pakningen 52 med den øvre ende 76b av pakningshylsen glidende langs stammen 68 inntil pakningselementet 74 frembringer tetning mot veggen i forings-røret 24. Når pakningen utvides, hindres fluidum fra å strømme forbi verktøyet 32 gjennom portene 130 og 122 inn i ringrommet under enheten 30 ved hjelp av et tetningsorgan 132 om verktøyet 32, som står i inngrep med ventilen 90 over porten 130.

Ventilen som er vist i fig. 5, 6 og 7 styres slik at det oppnås kryssende fluidumsirkulasjon. Når ventilen 90 skiftes til sin andre stilling kommuniserer som nevnt ovenfor porten 128 i ventilen 90 med porten 116 i det første sett av forbindelsesanordninger, og porten 130 i ventilen 90 kommuniserer med porten 122 i det andre sett forbindelsesanordninger. Kontrollverk-tøyet 32 styrer ventilen 90 til å frembringe den gjenværende passasje som vil bevirke kryssende sirkulasjon.

For å oppnå kryssende fluidumsirkulasjon i forbindelse

med ventilen 90 og forbindelsesanordningen gjennom stammen 68,

omfatter kontrollverktøyet 32 et langstrakt legeme 134, en anordning til hindring av fluidumkommunikasjon på uønsket måte mellom to punkter samt en passasje gjennom legemet 134. For å hindre uønsket fluidumkommunikasjon er det langs legemet 134 anbrakt første og andre tetningsorganer 136, 138. Når det langstrakte legeme står i inngrep med ventilen 90, danner de innbyrdes at-skilte tetningsorganer 136 og 138 et tetningsområde 140 på legemet 134 mellom to endeseksjoner 142 og 144 av legemet 134.

En første passasje, som omfatter en port 146 og et blindhull

148 løper mellom det ytre av legemet 134 ved tetningsområdet 140 og den ene endeseksjon 142 av legemet 134. Dersom kontroll-verktøyet 32 bare dannet inngrep med og styrte ventilenheten, ville de ovennevnte elementer i. kontrollverktøyet 32 muliggjøre anordning av kryssende fluidumsirkulasjon. Fluidum kan sirkulere mellom det ytre av borestrengen 26 og det indre av borestrengen 26 ved pakningen ved å strømme gjennom den første forbindelsesanordning i den rørformete stamme 68 med porten 120, ringrommet 118 og porten 116, porten 128 i ventilen 90 samt den første passasje i kontrollverktøyet 32 med porten 146 og blindhullet 148. Fluidum kan også sirkulere mellom det ytre av borestrengen 26 under pakningen 52 og det indre av borestrengen 26 over pakningen ved å strømme gjennom den andre forbindelsesanordning i den rør-formete stamme med porten 122, porten 130 i ventilen samt porten 160 i verktøyet 32 til det indre av borestrengen 26 over pakningen. For å hindre tilbakestrømning av fluidum opp ringrommet over pakningen 52 er det anordnet en tilbakeslagsventil i den første forbindelsesanordning. Tilbakeslagsventilen omfatter en kule 152 i blindhullet 148 forspent mot et sete 154 ved hjelp av en fjær 156. Det første tetningsorgan 136 hindrer fluidum-kommunikas j on mellom de to kryssirkulasjonsbaner. Det andre tetningsorgan 138 samvirker med tilbakeslagsventilen for å hindre tilbakestrømning mellom det indre av borestrengen under pakningen 52 og det ytre av borestrengen over pakningen 52.

Idet det viste kontrollverktøy også funksjonerer som et aktiveringsverktøy for pakningen, omfatter det noen ytterligere elementer. Et tredje tetningsorgan 132 er anordnet om legemet 134 i avstand fra det første tetningsorgan 136 og det andre tetningsorgan 138. Det er således dannet et annet tetningsområde 158 mellom de to.endeseksjoner 142 og 144. Dette tredje tetningsorgan 132 hindrer fluidum fra å strømme forbi verktøyet 32 og inn i ringrommet under pakningen 52 ved utvidelse av pakningen. Ved det tredje tetningsorgan 132 danner en andre passasje, som omfatter en port 160 og en blindboring 162 i det annet tetningsområde 158 forbindelse mellom utsiden av legemet 134 og legemets andre endeseksjon 144, slik at det muliggjøres kryssende sirkulasjon .

I den andre passasje er det anordnet en innretning som enten vil blokkere fluidumstrømning gjennom den andre passasje for å muliggjøre oppfylling av pakningen, eller muliggjøre flui-dumstrømning gjennom den andre passasje når det er ønskelig å frembringe kryssende sirkulasjon utenom den utvidete pakning 52. Denne anordning kan være en skjør skive 164 som er anbrakt i blindboringen 162. Skiven 164 vil muliggjøre oppfylling av pakningen til et forutbestemt trykk. Den vil da briste og slippe fluidum gjennom den andre passasje.

Fortrinnsvis er det anordnet en innretning for løsgjørbar låsing av aktiveringskontrollverktøyet 32 inne i stammen 68 etter at den har aktivert pakningen 52 og kontrollert crossoverventilenheten. Det kan anvendes en vilkårlig innretning som låser aktiveringskontrollverktøyet 32 mot oppadrettet bevegelse inne i stammen 68. Som følge av de høye formasjonstrykk som kan påtreffes og som vil virke oppad gjennom borestrengen 26 mot aktiv-eringskontrollverktøyet 32, må låseinnretningen være i stand til å motstå et betydelig trykkdifferensial tvers over aktiv-eringskontrollverktøyet 32.

Den viste låseinnretning er av en type som automatisk låser når den kommer inn i et egnet spor. Låseinnretningen omfatter en bærehylse 166 som er glidbart anordnet om den øvre ende av kontrollverktøyet. Bærehylsen 166 bærer minst én låseklo 168. Når aktiveringskontrollverktøyet 32 beveges i borestrengen 26 holdes bærehylsen og låsekloen 168 i øvre stilling om verktøyet ved inngrep med borestrengen 2 6 (se fig. 6). Etter at verktøyet 32 har dannet inngrep med ventilen 90 og beveget denne nedover, glir bærehylsen 166 og låseklørne 168 nedover om verktøyet 32. Under deres nedadrettede bevegelse føres låseklørne 168 utover av en konisk tvinge 170. I denne utvidete stilling danner nedre flenser 168a på låseklørne 168 inngrep med en nedadvendende skulder 172 i den rørformete stamme 68. Dette inngrep låser verktøyet 32 inne i stammen 68 mot bevegelse oppover.

Når det anvendes et antall enheter 30, anvendes det velgerpropper som er innrettet til å danne inngrep i spor i valgte enheter, istedenfor å la verktøyet 32 danne anlegg mot skulderen 133. Bruken av velgerpropper og velgerspor for selektiv anbringelse av et verktøy er kjent fra US-patentskrift 2.673.614.

Det kan anvendes et vilkårlig system for nedfiring av aktiveringskontrollverktøyet 32 i borestrengen 26 slik at dette kan føres ned gjennom borestrengen 26 til enheten 30. Fortrinnsvis kan verktøyet 32 ved hjelp av nedfiringssystemet fires hurtig ned i borestrengen 26. Et slikt nedfiringssystem er vist i fig.

8 og 9.

Systemet for nedfiring av verktøyet i strømmen av sirkulerende borevæske omfatter avgivelsesanordningen 34, en verktøys-mottaker 174, en anordning for å bibeholde verktøyet 32 i verk-tøysmottakeren 174 samt et fluidumutsprøytingssystem.

Avgivelsesanordningen 34 omfatter en del av boreslangen

36. Den er således en del av ledningen som avgrenser strømmen av sirkulerende borevæske. Som vist kan anordningen 34 være anbrakt like. oppstrøms for svanehalsen 48. Der kan den være hensiktsmessig understøttet. I tillegg frembringer en slik anbringelse et nedfiringssystem som ikke krever forandringer av svivelen 42.

For å holde verktøysmottakeren 174 i avgivelsesanordningen 34 er den utstyrt med to ører som er sveiset til anordningen

34. Den sirkulerende borevæske passerer forbi verktøysmottakeren ved å strømme i ringrommet 180 mellom verktøysmottakeren 174

og anordningen 34. Fortrinnsvis er ringrommets 180 tverrsnitts-areal like stort eller større enn tverrsnittsarealet for boreslangen 36. For å muliggjøre en jevn strøm av fluidum om verk-tøysmottakeren 174 er den utstyrt med en strømlinjeformet plugg 182 gjenget inn i dens oppstrømsende 174a.

Verktøysmottakerens 174 nedstrømsende 174b er åpen, slik

at verktøyet 32 kan føres inn i strømmen av fluidum.

Det er anordnet en innretning for å holde verktøyet 32 løsgjørbart i verktøysmottakeren 174. Denne innretning er vist som en sikringsstift 182 som rager gjennom verktøyet 32, og en forlengelse 186 av pluggen 184.

Et fluidumutsprøytingssystem er utformet i ringrommet mellom verktøyet 32 og verktøysmottakeren 174. Systemet er dannet ved å la pluggen 184 tette den ene ende 174a av verktøysmottakeren 174 og ved å la tetningsorganene 132, 136 og 138 være anbrakt

på verktøyet 32 og derved tette ringrommet mellom verktøyet 32

og verktøysmottakeren 174.

En anordning for å sette utsprøytingssystemet under trykk er frembrakt ved å la passasjen 188 rage gjennom øret 176 og ved å la kontrolledningen 38 kommunisere med passasjen 188.

Med verktøyet 32 holdt løsgjørbart inne i verktøysmot-takeren 174 av sikringsstiften 182, kan verktøyet 32 fires ned i strømmen av fluidum til enhver tid. Alt som er nødvendig for nedfiring av verktøyet 32 er å sette fluidumutsprøytingssystemet under trykk ved å innføre fluidum i ringrommet mellom verktøyet 32 og verktøysmottakeren 174 gjennom kontrolledningen 38. Når utsprøytingssystemet er satt under tilstrekkelig trykk, vil sikringsstiften 182 briste, skjæres av, og verktøyet 32 vil bli skjøvet nedover inntil det kommer ut gjennom den nedre ende 17 4b av verktøysmottakeren 174 i strømmen av fluidum. Fluidumstrømmen vil deretter bære verktøyet 32 nedad til enheten 30.

Fig. 10 og 8 viser en styrekrets for innsprøyting' av fluidum i utsprøytingssystemet gjennom kontrolledningen 38. Styre-kretsen omfatter en motor, en pumpe, tanker, ventiler og ledninger. En motor 190 driver en pumpe 192. Pumpen 192 mottar fluidum fra en tank 194 og overfører fluidum under trykk i en ledning 196. Fluidets trykk reguleres med en regulatorventil 198. Fra regulatorventilen 198 føres fluidet gjennom ledninger 200

og 202 til henholdsvis utblåsings-sikkerhetsventiler og avgivelsesanordningen 34.

En treveisventil 204 kontrollerer fluidet som står under trykk i ledningen 200 slik at utblåsings-sikkerhetsventilen kontrolleres. Når ventilen 204 er i den viste stilling, tillater den fluidet som står under trykk å strømme gjennom ventilen og gjennom en ledning 206 til utblåsings-sikkerhetsventiler 208

for aktivering av disse. Når ventilen 204 dreies 90° mot urviser-retningen fra den viste stilling, kan ikke fluidet som står under trykk strømme gjennom ventilen, og utblåsings-sikkerhetsventilene 208 kan utluftes til en beholder 210. Med denne form for kontrollkrets drives utblåsings-sikkerhetsventilene 208 til en stengt stilling.

En treveisventil 212 kontrollerer ledningen 202 (se fig.

8 og 10). Når ventilen 212 er i den viste stilling, kan fluidum strømme gjennom ventilen 212 og inn i kontrolledningen 38, hvorved fluidumutsprøytingssystemet settes under trykk. Etter nedfiring av verktøyet 32 dreies ventilen 212 90° mot urviserret-ningen fra den viste stilling. Denne dreining hindrer utslipp av fluidet som står under trykk fra pumpen gjennom anordningen 34. Dreiningen gjør det også mulig for eventuelt fluidum som strømmer tilbake gjennom ledningen 38 fra anordningen 34 å strømme inn i en tank 214.

Vanligvis har ventilen 212 en slik stilling at fluidet

som står under trykk ikke kan overføres til utsprøytingssys-temet, og slik at utsprøytingssystemet stadig er åpent til tanken 214. Det kan således ikke bygge seg opp trykk i utsprøytingssys-temet (som f.eks. ved lekkasje) og tilfeldig fire ned verktøyet 32 .

Det fremgår at ved bruk av en slik kontrollkrets står ledningen 202 stadig under trykk. Den eneste handling som behøver å foretas for nedfiring av verktøyet 32 i strømmen av sirkulerende borevæske er dreiningen av ventilen 212. Ventilen 212 kan være anbrakt på ethvert hensiktsmessig sted, såsom nær brønn-operatøren på boreplattformen. Brønnoperatøren kan deretter fire ned verktøyet 3 2 i strømmen av sirkulerende borevæske og få den brakt nedover til aktivering av en enhet 30.

Det fremgår at det ifølge denne oppfinnelse er frembrakt

en fremgangsmåte til kontrollering av formasjoner med unormalt høyt trykk ved aktivering av en pakningsanordning og kontrollering av borevæskesirkulasjon i området ved pakningsanordningen.

Fig. 11 viser skjematisk endci en annen utførelsesform av oppfinnelsen som vil bevirke tetning av ringrommet om en borestreng og kontrollert sirkulasjon forbi ringrommet ved pakningen 52. Ifølge denne utførelsesform blir pakningen 52 båret av en rørformet stamme 216. En forbindelsesanordning 218 i stammens 216 vegg ender i stammens yttervegg. Det er anordnet en innretning for aktivering av pakningen 52 og gjøre forbindelsesanordningen 218 operativ. Som vist kan pakningen 52 aktiveres ved innsprøyting av fluidum gjennom en port 220. Porten 220 er vanligvis stengt med en glideventil 222. Glideventilen 222 beveges til en åpen stilling for porten ved aktivering av et verktøy 224. Ativeringsverktøyet omfatter en innretning, såsom en tilbakeslagsventil 226, for enten å blokkere for strømning gjennom verktøyet 224 når pakningen 52 fylles opp, eller å muliggjøre kontrollert sirkulasjon gjennom verktøyet 224 og opp borestrengen over den aktiverte pakning 52. Etter at pakningén 52 er blitt aktivert, vil omvendt sirkulasjon gjøre forbindelsesanordningen 218 operativ.

Fortrinnsvis er det anordnet en tilbakeslagsventil 228

i forbindelsesanordningen 218 for å hindre tilbakestrømning av fluidum i ringrommet over pakningen 52.

Pakningen 52 er en pakning for anbringelse nede i borehullet og tetter ringrommet om borestrengen 26. Enheten 30 er anbrakt inne i borestrengen 26 slik at den aktiverte pakning kan bevirke en effektiv tetning. Fortrinnsvis befinner enheten 30 seg inne i foringsrøret 24. Men det er innenfor rammen av oppfinnelsen å anvende en pakning i et uforet borehull, hvorved den vil tette mot brønnveggen. I myke formasjoner er det av og til vanskelig å oppnå effektiv tetning med pakningen i et uforet borehull. Dersom operatøren føler at han ikke har frembrakt en effektiv tetning med pakningsanordningen i det uforete borehull, kan han heve borestrengen 26 inntil pakningen 52 kommer i be-røring med en fast formasjon og bevirker effetiv tetning.

Ventilenheten eller forbindelsesanordningen muliggjør fortsatt sirkulasjon av borevæsken under pakningen. Med den fortsatte sirkulasjon under pakningen, behøver ikke pakningen og kontroll-enheten å anbringes umiddelbart over borkronen. Den kan anbringes på et vilkårlig ønsket sted i borestrengen, fortrinnsvis der hvor den aktiverte pakning vil frembringe en effektiv tetning.

Ventilenheten avgrenser også formasjonens høye trykk til det indre av borestrengen 26 over pakningen 52. Borestrengen 26 er bedre egnet til å motstå høye trykk enn foringsrøret 24 eller brønnhodeutstyret. Dessuten kan det høye trykk når det er ført opp gjennom borestrengen 26 kontrolleres med sikkerhets-utstyret eller sikkerhetsventilene, såsom ventilen 50, som er forbundet med borestrengen 26.

Når ventilenheten er styrt slik at den bevirker kontrollert fluidumstrømning forbi pakningen, vendes sirkulasjonen av borevæske om. Frem til dette tidspunkt foregår sirkulasjonen av borevæske i en parallell bane ned gjennom borestrengen og opp utenfor borestrengen. Fortrinnsvis frembringes det kontrollert kryssende sirkulasjon, slik at ved vending av sirkulasjonen strømmer væske nedad utenfor borestrengen inntil den krysser over ventilenheten og fortsetter ned gjennom borestrengen under pakningen. Borevæsken strømmer deretter ut gjennom borkronen og opp utenfor borestrengen inntil den igjen når ventilenheten. Den krysser igjen og fortsetter å strømme oppover gjennom det indre av borestrengen over pakningen.

Tilbakeslagsventilen i crossoverventilenheten eller forbindelsesanordningen er anbrakt som et sikkerhetsutstyr. Tilbakeslagsventilen hindrer høye trykk i formasjonen fra å strømme til det ytre av borestrengen over pakningen og passere pakningen når borevæske ikke pumpes inn i brønnen.

Med det viste aktiveringskontrollverktøy er det frembrakt både en innretning for aktivering av pakningen og for kontroll av crossoverventilenheten. Istedenfor å anvende ett verktøy,

kan det anvendes to verktøyer, et aktiveringsverktøy for aktivering av pakningen og et kontrollverktøy for kontroll av crossoverventilenheten. I stilling for kontroll av ventilenheten slik at det er fortsatt fluidumstrømning, danner aktiveringskontroll-verktøyet, som vist i fig. 3, 4, 6 og 7, en del av ventilenheten. Det vil kunne være anordnet en annen ventilenhet, slik som vist

i fig. 11, hvor kontrollverktøyet ikke utgjør en del av ventilenheten .

Nedfiringsanordningen er en anordning for hurtig innføring av aktiveringskontrollverktøyet i strengen av borevæske;. Det ville også kunne anvendes andre anordninger som er nærliggende for fagfolk på området.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bevirker fortsatt sirkulasjon under en pakning nede i hullet. Pakningen kan således være anbrakt slik at den tetter mot et foringsrør i brønnen istedenfor mot det uforete borehull. Men det kan også anvendes pakninger for uforete borehull.

Ved anvendelse av fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen overføres høye trykk i en brønn fra ringrommet utenfor borestrengen og avgrenses til det indre av borestrengen hvor de kan kontrolleres sikrere og effektivere.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til kontrollering av en høytrykksformasjon under boring av en brønn med en borestreng (26) og sirkulasjon av borevæske i brønnen, idet det høye trykk avgrenses i ringrommet mellom borestrengen (26) og brønnveggen (20) til et område under et gitt sted (30), karakterisert ved at fluidum fra ringrommet over nevnte sted sirkuleres til den nedre ende av borestrengen (26) mens det sørges for til-bakestrømning oppad gjennom borestrengen (26) i det minste fra nevnte sted (30) til overflaten, hvorved det høye trykk fra brøn-nen avgrenses til borestrengen over stedet (30).

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, hvor en pakningsanordning (52) nede i borehullet aktiveres for tetting av ringrommet mellom borestrengen (26) og brønnen (20), karakterisert ved at sirkulasjon av borevæsken kontrolleres ved pakningsanordningen (52) slik at borevæsken passerer forbi pakningsanordningen, fortsetter å sirkuleres om borkronen (28) og strømmer oppad i det indre av borestrengen (26) over pakningsanordningen .

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 2, karakterisert ved at kontrollering av sirkulasjonen av borevæsken involverer kryssing av væskesirkulasjonen slik at borevæsken strømmer fra det ytre av borestrengen (26) over pakningsanordningen (52) til det indre av borestrengen under pakningsanordningen og strømmer fra det ytre av borestrengen.under pakningsanordningen til det indre av borestrengen over pakningsanordningen .

4. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at sirkulasjon av borevæske oppad til det ytre av borestrengen (26) over pakningsanordningen hindres til enhver tid etter aktivering av pakningsanordningen.

5. Utblåsings-sikkerhetsventilanordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1-4, for bruk nede i en brønn, omfattende et brønnforingsrør (24), en borestreng (26) i forings- røret, en borkrone (28) i den nedre ende av borestrengen og anordninger for sirkulasjon av borevæske i brønnen, en rørformet stamme (68) som danner en del av borestrengen (26), en pakningsanordning (52) båret av stammen, og en anordning (32) for aktivering av pakningsanordningen (52) for tetting av ringrommet mellom borestrengen (26) og brønnen (20), karakterisert ved en ventilenhet (60) som i en første stilling bevirker normal, parallell borevæskesirkulasjon og som i en andre stilling forandrer sirkulasjonen av borevæsken fra normal, parallell sirkulasjon gjennom borestrengen (26) og gjennom ringrommet til kontrollert sirkulasjon forbi pakningsanordningen når pakningsanordningen er aktivert, og en anordning (32) for styring av ventilenheten.

6. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at ventilenheten (60) omfatter en anordning (64) for hindring av kontrollert borevæskesirkulasjon oppad til det ytre av borestrengen over pakningsanordningen.

7. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved at anordningen for aktivering av pakningsanordningen (52) og anordningen for styring av ventilenheten (60) er et kombinert aktiveringskontrollverktøy (32).

8. Anordning i samsvar med krav 5, karakterisert ved en ventilanordning (54) som er innrettet til å frembringe kryssende sirkulasjon fra det ytre av borestrengen (26) over pakningsanordningen (52) til det indre av borestrengen under pakningsanordningen og fra det ytre av borestrengen (26) under pakningsanordningen (52) til det indre av borestrengen over pakningsanordningen .