NO301089B1 - Fremgangsmåte og anordning for bruk ved kveilröroperasjoner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved innføring av kveilrør i en brønn, hvor det anvendes et kveilrør som kveiles av og på en roterbar trommel, og en injektor for innmating og utmating av kveilrøret i brønnen. Injektoren har en passasje hvis akse er innrettet med brønnens akse, og hvor trommelen i en utgangsposisjon, for eksempel ved begynnende avspoling av kveilrør fra trommelen ved hjelp av nevnte injektor, posisjoneres og rettes slik inn i forhold til brønnaksen at brønnaksens tenkte forlengelse forløper i det vesentlige tangentialt til den ytre omkrets av kveilrørs-kveilen på trommelen.

Oppfinnelsen vedrører likeledes en anordning ved innføring av kveilrør i en brønn, omfattende et kveilrør som er kveilet opp på en roterbar trommel, en injektor for ut- og innmating av kveilrøret i brønnen, hvilken injektor omfatter en gjennomgående passasje innrettet med brønnens akse, hvor trommelen og injektoren er montert på et stativ, og hvor trommelen og injektoren er slik plassert i forhold til hverandre at en tenkt forlengelse av nevnte passasje forløper i det vesentlige tangentialt til det kveilrørsvindingsparti som er i ferd med å spoles av fra kveilrørskveilen i en begynnende avspolingsoperasjon.

Kveilrør av denne art utsettes for flere påkjenninger i form av bøye- og utrettingsbevegelser ved hver kveilrøroperasjon eller kjøring. Ved avkveiling skjer det først en utrettings-bevegelse av kveilrøret fra dets krumme forløp på trommelen, deretter følger en bøyning av kveilrøret over en krum styre-flate, den såkalte "svanehals". Kveilrøret underkastes de samme utrettings- og bøyningsbevegelser under dets oppkveiling på trommelen.

Et kveilrør er i motsetning til en tradisjonell borestreng uten skjøter og er meget fordelaktig i denne henseende, men nevnte bøynings- og utrettingsbevegelser fører til material-tretthet, og kveilrøret må byttes etter et visst antall kjøringer eller turer ned i brønnen.

På flytende plattformer er injektoren og svanehalsen hivkompensert. Sjøgang fører til at kveilrøret stadig glir over svanehalsen og derved bøyes/rettes.

Trommelen er innrettet til å ta opp og gi ut slakk i takt med hivkompenseringen, og kveilrøret gjennomgår derfor mange bøyninger og utrettinger som følge av sjøgang, hvorved kveil-rørets levetid reduseres vesentlig.

Et oppkveilet rør som føres ned i brønnen, gjennomgår tre utmattingspåkj enninger; - røret rettes idet det forlater trommelen og videre på vei mot svanehalsen,

- røret krummes så over svanehalsen, og

- røret rettes på vei ut av svanehalsen og på vei mot inj ektoren.

Et rettet kveilrør i brønnen gjennomgår likeså tre utmattingsbevegelser før det er tilbake på trommelen;

- først krummes røret over svanehalsen,

- røret rettes på vei ut av svanehalsen og på vei mot trommelen, og

- røret krummes idet det kveiles på trommelen.

Et kveilrør som føres ned i brønnen utsettes således for i alt minst seks utmattingsbevegelser før det er tilbake på trommelen, idet utmattingsbevegelser som følge av at svanehalsen eventuelt er hivkompensert kommer i tillegg.

Det skal i denne forbindelse nevnes at fremgangsmåten og anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse er like vel-egnede for bruk ved landbasert boring etter olje og gass og relaterte kveilrøroperasjoner som ved sjøbaserte bore- og kveilrøroperasj oner.

En annen ulempe ved tradisjonelle kveilrørstromler og deres opplagring samt posisjonering består i at komplette tromler er dyre og har tildels komplisert konstruktiv oppbygging, hvilket blant annet skyldes den påmonterte, frem- og tilbakegående spoleanbrdning for kveilrøret, hvilken spoleanordning fordeler kveilrørvindingene jevnt over lengden av trommelens hule kjerne under oppkveilingen.

En ytterligere ulempe ved kjente kveilrør som blir kveilet opp og av fra en trommel, er at kveilrørets forløp og påkjenninger kan gi opphav til restbend i kveilrøret etter utretting. Kveilrøret rettes således ikke skikkelig ut, og det vil få et spiralformet forløp i brønnen. Dette gir økt friksjon mot brønnveggen.

U.S. patentskrift nr. 5 404 757 omhandler en anordning som er innrettet til å drive stenger ned i bakken ved undersøkel-se av grunnforholdene. Dette representerer gammel, kjent teknikk i forbindelse med landmåling, grunnundersøkelser etc. Ifølge U.S. patentet benyttes en stang av et materiale som i stangform kan underkastes elastiske deformasjoner. En elastisk deformerbar stang er ikke direkte sammenlignbar med et plastisk deformerbart kveilrør. Imidlertid vil nevnte elastiske stang, som er spolet opp på en trommel, ha et slikt forløp i forhold til en gjennomgående passasje i en matean-ordning at passasjens imaginære forlengelseslinje strekker seg tilnærmelsesvis tangentialt til den ytterste stang-

vinding.

Ved den kjente anordning er det ikke tatt hensyn til side-veis bøyninger/utrettinger eller til det forhold at en større oppviklet elastisk stanglengde på trommelen vil kunne medføre store diameterforskjeller, hvor ytterste vindings posisjoner forflytter seg ganske betydelig i forhold til et forutbestemt stangneddrivningssted.

Det har vært et formål med den foreliggende oppfinnelse å anvise en fremgangsmåte og en anordning hvor man har lagt forholdene til rette for å opprettholde det forannevnte gunstige tangentiale forløp av brønnakseforlengelsen i forhold til ytterste kveilrørkveilvinding på trommelen uansett kveilens oppspolingsgrad, det vil si hvorvidt det befinner seg få eller mange kveilrørvindinger på den roterbare trommel. Ifølge oppfinnelsen er det således kompensert for kveilrørkveildiameterens varierende størrelse, slik at den ytre omkretsen av kveilrørskveilen på trommelen til enhver tid opprettholdes i forhold til brønnakseretningen, som således alltid vil være tangential til den ytre kveilrørs-kveilomkretsen på trommelen.

Det tilsiktes videre en reduksjon av de kostnader som knytter seg til styrt spoling med fordeling av kveilrørvindingene over trommelkjernens lengde. Man har like ens tatt sikte på å unngå utmattingspåkjenninger på kveilrør ved vertikalbevegelser ombord på flyteplattformer.

Nevnte formål er ifølge oppfinnelsen realisert ved å gå frem i overensstemmelse med fremgangsmåten i henhold til patent-krav 1 henholdsvis ved hjelp av en anordning som er utformet som angitt i etterfølgende underkrav 2-5.

I stedet for å benytte en kjent spoleanordning på en spesial-trommel som fører kveilrøret frem og tilbake på nevnte trommelkjerne i dennes akseretning, benyttes ifølge den foreliggende oppfinnelse en forskyvbar trommel, for eksempel en billig trommel av den art som kveilrør leveres oppkveilet på fra produsent. Nærmere bestemt plasseres kveilrørtrom-melen på et bevegelig understell som er innrettet til å kunne forflytte seg frem og tilbake i trommelens omdreiningsakse- retning, hvorved det med enklere og billigere midler frem- bringes samme effekt som nevnte kjente spolemekanisme be- virker.

For at nevnte injektors vertikale passasje til enhver tid skal kunne strekke seg tangentialt til rørkveilen på trommelen slik at det tas hensyn til at rørkveilens diameter minsker etterhvert som kveilrør avkveiles, er et understell for kveilrørtrommelen svingbart om en nedre, horisontal akse, idet understellet med trommelen svinger og danner med sin opprinnelig horisontale grunnplate en stadig større spiss vinkel med et horisontalplan etterhvert som rørkveilens diameter avtar. Herved oppnås på en enkel måte at mate-anordningens passasje forløper stort sett tangentialt til rørkveilen, uansett rørkveilens diameter. Nevnte passasje kan rettes inn overfor borehullet, og trommelen blir svingt inn mot borehullet etterhvert som kveilrør avspoles og rørkveilens diameter avtar. Ved boreoperasjoner på land blir deretter den ytre frie ende av kveilrøret koplet til en utblåsningssikring som er bragt i posisjon. Brukt ombord på flytende installasjoner henges trommelen opp i et heisespill og kompenseres overfor vertikalbevegelser.

I overensstemmelse med en utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen blir kveilrørtrommel og injektor båret av et felles stativ, idet nevnte injektors kveilrør-passasje er rettet tangentialt i forhold til full omkrets av rørkveilen på trommelen, som på sin side er innrettet til å kunne svinges om en horisontal akse i forhold til injektoren.

Som antydet i det foregående vil den frem- og tilbakegående forflytting av trommelen og trommel-understellet i trommelens akseretning overflødiggjøre bruk av de tildels kom-pliserte og kostbare spoleanordninger som leveres anordnet på spesialtromler. Ifølge oppfinnelsen behøver man således ikke noen avansert trommeIkonstruksjon, og de tromler som kveil-rør leveres oppkveilet på, egner seg utmerket for formålet, hvilket resulterer i ikke uvesentlige besparelser.

Oppfinnelsen forklares nærmere i det etterfølgende i tilknytning til et eksempel på en mulig utførelsesform og under henvisning til vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 viser et sideriss av en kveilrørstrommel som er anordnet på felles stativ med en injektor for kveilrøret, og hvor stativet bæres på et kjørbart understell, idet en utblåsningssikring er installert (landbasert installasjon) og nevnte stativ og dermed kveilrørtrommel og injektor befinner seg i en beredskapsstilling i forhold til utblåsningssikringen, idet stativets ene nedre ende er koplet til et stasjonært svingepunkt med horisontal akse; Fig. 2 viser i sideriss de samme komponenter som i fig. 1, men her er fellesstativet svingt om nevnte nedre svingepunkt i forhold til utblåsningssikringen, slik at injektoren for-løper stort sett koaksialt med utblåsningssikringen, idet utblåsningssikringens vertikale lengdeakse og injektorens vertikale lengdeakse strekker seg i det vesentlige tangentialt til kveilrørkveilens omkrets, hvilket tangentiale forløp ønskes opprettholdt under hele av- og påkveilingen; Fig. 3 viser, i samme sideriss som foregående figurer, hvor-ledes nevnte tangentiale forløp kan opprettholdes uansett kveilrørkveilens diameter, idet en øvre stativdel er svingbar om en mellomliggende stativdel om en horisontal akse, for derved å tillate gradvis svingning av den øvre stativdel med kveilrørstrommelen; Fig. 3 viser en situasjon hvor nesten alt oppkveilet kveil-rør er spolet av fra trommelen; Fig. 4 og 5 viser planriss ovenfra, svarende til de fore-

gående figurer, og illustrerer en forskyvbar opplagring av trommelen frem og tilbake i trommelens omdreiningsakseretning, hvilket resulterer i en jevn fordeling av kveilrør-vindinger over lengden av trommelens kjerne, idet fig. 4 viser en vogn/sleid for trommelen i én endestilling på en føringsskinne eller lignende styring/underlag, mens fig. 5 viser samme vogn/sleid i den annen endestilling på førings-skinnen.

Det henvises først til fig. 1, som viser en kveilrørstrom-mel 10 påkveilet kveilrør 12 og en injektor 14 med en gjennomgående passasje 16 for kveilrøret 12, hvor trommel 10 og injektor 14 ifølge denne utførelsesform er montert på et felles stativ 18, som sammen med trommelen 10 bæres av en tilhengervogn 20.

Det i utførelseseksemplet antydede anvendelsestilfelle knytter seg til landbaserte kveilrøroperasjoner, og en utblåsningssikring 22 er bragt i posisjon og installert.

Tilhengervognen 20 bærer opprettstående støtter 24 og 26 som er plassert i avstand fra utblåsningssikringen 22.

Støttene 24 og 26 utgjør de nederste deler av stativet 18

og deres øvre ender 24' og 26' kan opprette svingeledd med den nedre ende av en mellomliggende stativdel 28 som er stivt forbundet med en stativdel 30 som bærer injektoren 14.

Ifølge fig. 1 er den mellomliggende stativdel 28 svingbart forbundet ved sin nedre ende med støttens 26 øvre ende.

De møtende ender danner et ledd 32 med horisontal svingeakse.

Den mellomliggende stativdel 28 er øverst svingbart forbundet med en øvre stativdel 34 om et ledd 3 6 med horisontal svingeakse.

Ifølge fig. 2 er det ytre frie endeparti 12' av kveilrøret 12 ført igjennom injektorens 14 vertikalt gjennomgående passasje 16, og igjennom utblåsningssikringen 22 i et lineært forløp, fordi injektoren 14 er plassert koaksialt i forhold til ut-blåsningsikringen 22.

Ved den viste utførelsesform, hvor kveilrørstrommelen 10 og injektoren 14 er montert på et felles stativ, slik at deres gjensidige posisjoner og orienteringer opprettholdes automa-tisk, er det sørget for at kveilrørpassasjens 16 tenkte forlengelse danner en tangent til den til enhver tid på trommelen 10 oppkveilte kveilrørskveil.

For å opprettholde injektorens 14 og utblåsningssikringens 22 (brønnens) kveilrør-passasjes tangentiale forløp i forhold til kveilrørkveilens ytre omkrets mens kveilrøret 12,12' forflyttes til/fra trommelen 10 og kveilrørskveilens ytre omkrets forandres i diameter, er kveilrørstrommelens 10 øvre stativdel 34 anordnet gradvis svingbar om en horisontal akse ved leddet 36 mellom øvre stativdel 34 og mellomliggende stativdel 28.

Opprettholdelse av nevnte tangentiale forløp hindrer at kveilrøret i dette området utsettes for uønsket bøyning eventuelt med etterfølgende utretting. Ved uttrekking av kveilrøret 12 ved en trommel 10 som er opplagret og posisjonert i forhold til injektoren 14 i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse, opptrer det på i og for seg kjent måte kun én utretting fra et krummet forløp på trommelen til et rettlinjet forløp idet kveilrøret forlater trommelen 10 tangentialt til den gjenværende kveilrørskveils ytre omkrets, idet det ved kveilrørets 12,12' innhaling ved hjelp av injektoren 14 også skjer én påkjenning, nemlig i form av én bøyning når kveilrøret 12,12' igjen skal spoles opp på den dreibare trommels 10 sentrale kjerne 38, fig. 4 og 5, idet omdreiningsaksen er betegnet med henvisningstallet 40.

Injektoren 14 er i og for seg kjent og kan erstattes av en annen utførelse. I den viste utførelsesform omfatter anordningen 14 to motstående, parallelle, bevegelige drivorganer av typen endeløs rem 42, 44 med omkastbar bevegelsesretning og som angriper på motsatte sider av det i injektorens 14 vertikale gjennomløp passerende kveilrør 12,12'. Det er selv-sagt remmenes 42, 44 e.l. bevegelsesretning som bestemmer om kveilrøret 12,12' forflyttes bort fra eller i retning mot trommelen 10. Under sin forflytting i den ene eller den motsatte retning følger kveilrøret 12,12• et tangentialt forløp i forhold til gjenværende kveilrørs- kveils nest ytterste lag av vindinger, forutsatt jevn opp- spoling over trommelkjernens 38 lengde. En slik jevn opp- spoling (og følgelig avspoling) av kveilrøret kan oppnås uten bruk av spesiell spoleanordningen i overensstemmelse mednedenstående: Den mellomliggende stativdel 28 bærer øverst føringsskinner 46 som strekker seg i trommelens 10 omdreiningsakseretning 40, og på hvilke den som sleid/vogn innrettede øvre stativdel 34 er forskyvbart anordnet frem og tilbake på i førings-skinnenes 46 lengderetning, se fig. 4 og 5.

Denne frem- og tilbakegående opplagring av kveilrørstrom-melen 10 har samme effekt som de kjente spoleanordninger for slike kveilrør. Kveilrøret 12,12' spoles derved jevnt opp over trommelkjernens 38 lengde, og ved avspolingen forflytter trommelen 10 seg slik på den sleid- eller vognlignende øvre stativdel 34 at den ytterste kveilrørvindings frie vertikale parti 12" befinner seg sentrisk over den underliggende injektor 14, idet det motsvarende skjer ved kveil-rørets oppkveiling, ettersom trommelen 10 da forflytter seg slik i forhold til underliggende vertikalt nedhengende kveilrørparti som mates inn mot trommelen 10 at dette kan strekke seg lineært opp til trommelen og vindes på denne ved siden av siste kveilrørsvinding, ovenpå det umiddelbart underliggende lag av kveilrørsvindinger.

For oversiktens skyld er mateorganene 42, 44 i anordningen 14 sløyfet i fig. 4 og 5.

Den sleid- eller vognlignende øvre stativdel 34 kan forskyves i horisonalplanet ved hjelp av for eksempel hydrauliske sylindre (ikke vist), og likeledes kan den øvre stativdel 34 svinges om leddet 36 ved hjelp av for eksempel hydrauliske sylindre (ikke vist).

Claims (5)

1. Fremgangsmåte ved innføring av kveilrør i en brønn, hvor det anvendes et kveilrør (12,12<1>,12") som kveiles av og på en roterbar trommel (10,38), og en injektor (14) for innmating og utmating av kveilrøret i brønnen, hvilken injektor (14) har en passasje (16) hvis akse er innrettet med brønnens akse, og hvor trommelen (10,38) i en utgangsposisjon, for eksempel ved begynnende avspoling av kveilrør (12,12<1>,12") fra trommelen (10,38) ved hjelp av nevnte injektor (14), posisjoneres og rettes slik inn i forhold til brønnaksen at brønnak-sens tenkte forlengelse forløper i det vesentlige tangentialt til en ytre omkrets av kveilrørskveilen på trommelen (10, 38), karakterisert ved at kveilrørstrom-melen (10,38) under av-/påspoling av kveilrør (12,12',12") bringes til å utføre en gradvis bevegelse ved parallell-forskyvning og/eller svingning om en akse (36) parallell med trommelens (10,38) omdreiningsakse (40), i retning mot brønnaksen ved avkveiling av kveilrør fra trommelen (10,38), og i retning bort fra brønnaksen ved oppkveiling av kveilrør på trommelen (10,38), i den hensikt å opprettholde brønnak-sens tenkte forlengelses tangentiale forløp i forhold til den ytre omkrets av kveilrørskveilen på trommelen (10,38) til enhver tid, uansett diameteren av den kveilrørsvinding som på et hvilket som helst tidspunkt er i ferd med å bli spolt av henholdsvis opp på underliggende kveilrørsvindinger.

2. Anordning ved innføring av kveilrør i en brønn, omfattende et kveilrør (12,12•,12") som er kveilet opp på en roterbar trommel (10), og en injektor (14) for ut- og innmating av kveilrøret i brønnen, hvor trommel (10,38) og injektor (14) er montert på et stativ, og hvor trommelen og injektoren er slik plassert i forhold til hverandre at en tenkt forlengelse av injektorens (14) gjennomgående passasje (16) forløper i det vesentlige tangentialt til det kveilrørsvindingsparti som er i ferd med å spoles av fra kveilrørskveilen i en begynnende avspolingsoperasjon, karakterisert ved at kveilrørstrommelen (10,38) er montert på en stativdel (34) som er bevegbar i forhold til brønnaksen, slik at trommelens (10,38) omdreiningsakse (40) er parallellforskyvbar i retning mot/bort fra brønnaksen.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at kveilrørstrommelen (10,38) er svingbar om en akse (36), som er parallell med trommelens omdreiningsakse (40), i forhold til nevnte injektor (14,42,44), idet trommelen (10, 38) er gradvis svingbar om nevnte akse (36) i retning mot nevnte injektor (14,42, 44) ved avspoling av kveilrør (12,12', 12") fra trommelen og bort fra nevnte injektor (14,42,44) ved påspoling av kveilrør på trommelen (10,38).

4. Anordning som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at trommelen er montert på den bevegelige stativdel (34), slik at den kan tildeles en gradvis forskyvningsbevegelse under kveilrøravspoling/-påspoling hvor trommelaksen parallellforskyves.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at stativet (18) som bærer trommelen (10,38) og injektoren (14), er svingbart om en i hovedsak horisontal akse (32) (ved horisontalt underlag) ved et nedre parti, og at stativet (18) er tilordnet en vogn (20) som ved svingning av stativet (18) til en tilnærmet liggende stilling tar imot og danner understøttelse for trommelens (10,38) sidevegger, i hvilken tilnærmet liggende stilling stativet (18) med trommel (10,38) og injektor (14,42,44) befinner seg i en uvirksom beredskapsstilling, hvorfra stativet (18) kan svinges opp om nevnte horisontale akse (32), for i vertikaltstående, stabil stilling å bringe trommelen (10,38) og injektoren (14,42,44) i deres virksomme posisjoner i forhold til brønnen.