NO325654B1 - Totrinns filter for borefluid, samt tilhorende nedihulls verktoy - Google Patents
Totrinns filter for borefluid, samt tilhorende nedihulls verktoy Download PDFInfo
- Publication number
- NO325654B1 NO325654B1 NO20033974A NO20033974A NO325654B1 NO 325654 B1 NO325654 B1 NO 325654B1 NO 20033974 A NO20033974 A NO 20033974A NO 20033974 A NO20033974 A NO 20033974A NO 325654 B1 NO325654 B1 NO 325654B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- filter
- filter section
- section
- drilling fluid
- openings
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 67
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 46
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004181 pedogenesis Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/02—Subsoil filtering
- E21B43/08—Screens or liners
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/002—Down-hole drilling fluid separation systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/02—Subsoil filtering
- E21B43/08—Screens or liners
- E21B43/084—Screens comprising woven materials, e.g. mesh or cloth
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/02—Subsoil filtering
- E21B43/08—Screens or liners
- E21B43/086—Screens with preformed openings, e.g. slotted liners
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører et totrinnsfilter for å filtrere fastmaterial fra borefluid, omfattende en første, ytre filterseksjon og en andre, indre filterseksjon, hvor borefluid strømmer fra den første seksjonen til den andre seksjonen, hvori et strømningsareal til den første filterseksjonen er større enn et strømningsareal til den andre filterseksjonen, og at den første filterseksjonen omfatter et første antall strømningsåpninger og den andre filterseksjonen omfatter et andre antall strømnings-åpninger. Oppfinnelsen vedrører også nedihullsverktøy.
Ved boring av borehull i jorden blir en borefluidvæske, nå velkjent ganske enkelt som "mud" eller "boreslam", ofte benyttet for å spyle borekaks fra bunnen av borehullet til overflaten. Opprinnelig ble boreslam kun brukt for å spyle ut borekaksen. Det var imidlertid ikke lenge før bore-industrien innså at boreslam, ofte tilført ved høye trykk og høye strømningsrater, kunne bli benyttet til å kraft-sette andre anordninger i borestrengen som medvirker i boreoperasjonen, omfattende telemetriske trykkbølger, energi og primærbrønnkontroll.
Noen ganger under boring kan imidlertid en del av borefluiden strømme inn formasjonen som bores. Dette er ansett som en alvorlig situasjon og ofte må spesielle tilsetninger kalt tapt sirkulasjonsmateriale (LCM) tilsettes boreslammet for å redusere eller stoppe denne uønskede oppdelingen av boreslammet. LCM er designet for å plugge disse typer brudd i steinformasjonene som har en tendens til å åpne når sir-kulasjonen er tapt. Uheldigvis er disse bruddene svært lik til åpninger og passasjer i verktøy kraftsatt av boreslam. Følgelig setter konstruktører av dette verktøyet begrensninger på hvor mye og hvilke type LCM som kan benyttes med deres verktøy.
Et annet problem ved bruk av disse borefluid benyttende nedihullsverktøy er at noen ganger kan annet uønsket materiale som skader verktøyet komme inn i boreslammet. Gjenstander så som plastomslag og støpematerial og andre forurensninger innført av feltpersonell kan forurense boreslammet og blokkere fluidpassasjer i verktøyer kraftsatt av boreslam like ille som LCM.
Det er nå vanlig å ha et utall verktøy i borestrengen som benytter boreslam for å tilføre kraft/energi for deres drift. Slikt verktøy omfatter borekroner, boremotorer, boreturbiner, roterende avviksboreanordninger, boreslam-drevne elektriske generatorer, hullåpningsanordninger, måling under boring verktøy, nedihullskommunikasjons-anordninger og mange andre.
I mange av disse verktøyene er systemene kraftsatt av boreslam designet for å kunne tåle disse partiklene ved å tillate svært høy volumstrøm gjennom systemet og ved å frembringe store restriksjoner (struping) når det er nødvendig å frembringe en trykkdifferensial.
I annet verktøy, spesielt roterende boreverktøy, har enkelttrinnsfilterelementer blitt benyttet. Det totale filterareal i dette verktøyet er størrelsessatt på en måte for å frembringe tilstrekkelig strømning gjennom filteret dersom filteret blir delvis tilstoppet og blokkert av partikler. Uheldigvis kan disse filtrene kollapse under diffe-rensialtrykket straks et tilstrekkelig høyt antall hull er blokkert.
I tillegg har disse filtrene en tendens til å utvise ujevn slitasje. Etter lang tids bruk har enkelttrinnsfiltre en tendens til å slites preferensielt ved innløpsenden. Typisk kun de første 10 % til 50% av "oppstrøm" enden til filteret slites ut, som gjør at hoveddelen på overflaten ikke slites. I noen tilfeller fører denne ujevne slitasjen til at hele det fluidbrukende verktøyet må ombygges da kun en del av filteret slites vekk.
Nyere typer roterende boreverktøy kan ha borefluid kraft-satte aktuatorer som har relativ små passasjer som leder fra dreieventiler, og som har fluidstruping for å danne arbeidstrykkdifferensial i borefluiden, som beskrevet i US-patent nr. 5.265.682; 5.553.678; 5.803.185; 6,089,332; 5.695.015; 5.685.379; 5.706.905; 5.553.679; 5.673.763; 5.520.255; 5.603.385; 5.582.259; 5.778.992; 5.971.085, som alle heri er innarbeidet som referanse. I disse verktøyene kan større partikler tilstedeværende i borefluid i form av borekaks eller borefluidtilsetninger blokkere strupehullene i aktuatorsystemet eller forårsake skade på eller tilstopping av dreieventilen. Særlig høye nivåer av tapt sirkulasjonsmaterial tilføyd under bestemte driftsforhold kan betydelig påvirke aktuatorsystemet.
Videre skal nevnes US 4.693.318, US 6.431.292 B2, US 6.305.468 Bl, WO 01/88332 Al, US 6.382.318 Bl, FR 2.543.213 Al, EP 728.910 Bl og NO 309.394 Bl.
Derfor er en eller annen form for filtrering nødvendig i
dette verktøyet, ettersom disse partiklene må filtreres fra borefluid avdelt fra hovedfluidstrømningen for det hydrau-liske aktuatorsystemet. Filteret må også holdes rent under drift for å sikre funksjonalitet til aktuatorer og motvirke sammenbrytning av filterelementet på grunn av oppbygning av differensialtrykk når filterhullene blir blokkert.
Dessverre har de tidligere beskrevne begrensninger til enkelttrinnsfiltre påvirket ytelse til disse anordningene. For eksempel på grunn av plass og strukturbegrensinger hadde tidligere kjente filtre relativt smale hull for fluidstrømning. Den smale hullstørrelsen begrenser plass tilgjengelig i verktøyet og krever at filterelementet må være en hovedstrukturkomponent i verktøyet. I tillegg var filterhullstørrelse og form begrenset for å motvirke tidlig blokkering av filterelementet. Disse begrensningene ble særlig begrensende når forsøk ble gjort for å skalere dette verktøyet ned til smalere borehulldiametre.
Et totrinnsfilter i følge oppfinnelsen er kjennetegnet ved karakteristikken i det selvstendige krav 1, ved at det andre antall strømningsåpninger er gruppert i en første region og en andre region, og at forholdet mellom en gjennomsnittlig diameter til det andre antall åpninger og en tykkelse til en hylse til den andre filterseksjonen er mindre enn 2.
Alternative utførelser er angitt i de uselvstendige kravene 2-9
En hoveddel av borefluid som strømmer gjennom den andre filterseksjonen kan bli mottatt fra den første filterseksjonen. Gjennomsnittlig tverrsnittsareal for det andre antall åpninger kan være større enn gjennomsnittlig tverrsnittsareal for det første antall åpninger. Gjennomsnittlig tverrsnittsareal for det andre antall åpninger kan være mer enn 20% større enn gjennomsnittlig tverrsnittsareal for det første antall åpninger. Strømningsareal til den første filterseksjonen kan være minst to ganger større enn strømningsareal til den andre filterseksjonen.
Forholdet mellom en gjennomsnittlig diameter til det andre antall åpninger og hylsetykkelsen kan være omtrent 0,72. Et forhold mellom strømningsareal til den andre filterseksjonen og et totalt overflateareal til den andre filterseksjonen kan være mindre enn omtrent 0,15. Forholdet mellom strømningsarealet til den andre filterseksjonen og det totale overflatearealet til den andre filterseksjonen kan være i området fra omtrent 0,02 til omtrent 0,15. Forholdet mellom strømningsarealet til den andre filterseksjonen og det totale overflatearealet til den andre filterseksjonen kan være mindre enn omtrent 0,06.
Oppfinnelsen vedrører også et nedihullsverktøy omfattende en borefluid brukende anordning, med et totrinnsfilter i samsvar med det overstående. Oppfinnelsen vedrører også et roterende, styrbart nedihullsverktøy, med et totrinnsfilter som angitt ovenfor, for filtrering av fastmaterial fra borefluid. Figur 1 viser et delvis snitt av et boresystem for å forme borehull i jorden. Figur 2 viser en perspektivtegning av den ytre filterseksjonen til totrinnsfilteret, ifølge foreliggende oppfinnelse . Figur 3 viser en perspektivtegning av den indre filterseksjonen til totrinnsfilteret, ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 4 viser en perspektivtegning av et roterende styrbart verktøy, hvori totrinnsfilter ifølge foreliggende oppfinnelse kan benyttes. Figur 5 viser et delvis snitt av totrinnsfilteret ifølge foreliggende oppfinnelse montert i nedihullsverktøyet til figur 4. Figur 6 viser et delvis snitt av en seksjon av det roterende styrbare verktøyet til figur 4.
Viser nå til figur 1, hvor det ved boring av borehull 10 i jordformasjoner 12 er vanlig praksis å benytte en nedi-hullssammenstilling 14 som vist i figur 1. Nedihullssammenstillingen (BHA) 14 er vanligvis koblet til enden av rørborestrengen 16, og kan være roterbart drevet av en borerigg 18 fra overflaten. I tillegg til å frembringe drivkraft for rotasjon av borestrengen 16, kan boreriggen 18 også tilføre borefluid 20 under trykk og strømning dannet av en overflate-slampumpe (ikke vist), gjennom rørborestrengen 16 til nedihullssammenstillingen 14. Borefluiden 20 er vanligvis inneholdende boret, slipende formasjonsmaterial, ettersom det returneres til en slamtank 24 og blir deretter repeterende resirkulert gjennom borehullet 10.
I BHA 14 kan det være borefluidbenyttende nedihullsverktøy 26 omfattende borekrone 28. Disse fluidbenyttende nedi-hullsverktøy 26 kan være en eller flere av boremotorer, boreturbiner, roterende avviksboreanordninger, bore-slamdrevne elektriske generatorer, hullåpningsanordninger, måling under boring verktøy, og nedihullskommunikasjons-anordninger.
Viser nå til figurene 2 og 3, for å frembringe en ren til-førsel av trykksatt borefluid 20 til en av disse fluidbenyttende nedihullsverktøyene 26 er et totrinnsfilter 30 frembrakt i verktøyet 26. Totrinnsfilteret 30 er for å filtrere fast material fra borefluid 20 og har en første, ytre filterseksjon 32 og en andre, indre filterseksjon 34, hvor borefluid 20 kommer inn i den første seksjonen 32 gjennom et første sett av åpninger 38 til den andre seksjonen 34. En del av denne borefluiden 20 strømmer deretter gjennom et andre sett av åpninger 42 i den andre seksjonen 34 for tilførselen til delen av verktøyet 26 som benytter borefluidet 20. Et strømningsareal til den første filterseksjonen 32 er større enn et strømningsareal til den andre filterseksjonen 34. Foretrukket er strømningsarealet til den første filterseksjonen 32 minst to ganger større enn strømningsarealet til den andre filterseksjonen 34. Den mest vanlige form for åpninger 38, 42 er sirkulære hull. For enkelhets skyld vil i denne beskrivelsen disse åpningene 38, 42 heretter bli vist, beskrevet og henvist til som hull eller sirkulære hull, men det må forstås at uttrykket ikke er ment å begrense oppfinnelsen kun til åpninger 38, 42 i form av sirkulære hull, og at arealene og andre karakteristikker til disse åpningene 38, 42 for to-trinnsf ilteret 30 til foreliggende oppfinnelse vedrører tilsvarende til åpninger av hvilken som helst form og konfigurasjon.
Den første filterseksjonen 32 har en ytre filterduk 36 med små filterhull 38 som motvirker at partikler større enn hulldiameteren passerer gjennom. Den ytre filterduken 36 har en jevn overflate, et svært stort strømningsareal, og er relativt tynt. Strømningsveien til borefluid 20 gjennom filterhullene 38 er således kort. Partikler som settes fast i filterhullene 38 sveipes vekk av hovedfluidstrømningen, som er perpendikulær til orientringen til filterhullene 38. Filteret er således selvrensende.
Etter passering av den første, ytre filterseksjonen 32 er nevnte fluid i et lite hulrom (indikert ved henvisningstall 40 i figur 5) mellom den ytre filterduken 36 og den andre, indre filterlegemsdelen 34. Gjennomsnittlig størrelse (og følgelig gjennomsnittlig tverrsnittsareal) til filterhullene 42 er større enn de til den første, ytre filterseksjon 32. Imidlertid er det totale atrømningsareal til den andre, indre seksjonen 34 mye mindre enn det til den første, ytre filterseksjonen 32. Det er ønskelig at gjennomsnittlig tverrsnittsareal for hullene 42 til den andre filterseksjonen 34 er minst 20 % større enn gjennomsnittlig tverrsnittsareal til hullene 38 i den første, ytre filterseksjonen 32. På grunn av forskjeller i hullstørrelse (og antall hull - som vil ble beskrevet senere), vil borefluid 20 som filtreres gjennom den første, ytre filterseksjonen 32 støte mot den ytre overflaten til hylsen 44 til den andre filterseksjonen 34 og reflekteres tilbake, noe som resulterer i et diffust strømningsfelt i hulrommet 40 mellom de to filterelementene. Dette reduserer også eller eliminerer ujevn slitasje som oppstår ved filtre fra kjent teknikk, ved innløpsenden til den første filterseksjonen 32.
En del av borefluidet 20 som når hulrommet 40 strømmer tilbake gjennom den første, ytre filterseksjonen 32 og tilbake inn i hovedstrømmen. Dette hjelper til med å fjerne partikler som blokkerer hullene til den ytre filterduken 36 ved hovedfluidstrømmen. Denne utadgående strømmen har også en tendens til å bære med seg vekk større partikler som klarer å komme inn i hulrommet 40 gjennom den første filterseksjonen 42. Det antas at massen til disse partiklene har en tendens til å gjøre at de blir værende i hulrommet 40 og derfor spyles vekk, istedenfor å gjøre en brå endring i retning nødvendig for å komme inn i disse hullene 42 til den andre, indre filterseksjon 34. En del ev den filtrerte borefluiden 20 i hulrommet 40 passerer imidlertid gjennom den andre filterseksjonen 34 for å ledes til den fluidbenyttende anordningen 26.
Viser nå til figurene 4 og 6, i en utførelse består et roterende, styrbart verktøy 50 av to hovedkomponenter, en kontrollenhet 52 og en skråstillingsenhet 54. Maksimum dimensjonert driftstemperatur for det roterende styrbare verktøyet 50 er 125 °C (257 °F) med et nominelt hydro-statisk trykk på 20.000 psi (138 MPa). Det roterende styrbare verktøyet 50 drives ved strømningsrater på 756 - 1512 l/min (200 til 400 gpm).
Det roterende styrbare verktøyet 50 frenbringer hullret-ningskontroll ved selektivt å frembringe hydraulisk trykk i form av borefluid 20 til hengslede deksler 56 montert på den ytre diameteren til skråstillingsenheten 54.
Skråstillingsenheten 54 er forbundet med kontrollenheten 52 via kontrollakslingen 56. Denne kontrollakslingen 56 under-støtter den første delen 58 til en treveis dreieventil, hovedsakelig indikert ved henvisningstall 60. Det nedre elementet 62 til dreieventilen 60, som roterer med skråstillingsenheten 54, har tre porter 64 (kun en er vist), som hver leder til en av de tre aktuatorene 66 (kun en er vist). Ettersom hver av de tre portene 64 i det nedre elementet 62 roteres for innretning med åpningen i den (ikke-roterende) første delen 58 til dreieventilen 60, forskyves det korresponderende hengsel 68 utover, og påfører en kraft mellom borehullet 10 og skråstillingsenheten 54.
Omtrent 4 % av borefluid som strømmer gjennom det roterende styrbare verktøyet 50 avledes fra hovedstrømmen og benyttes for aktuering av hengslene. På grunn av at ventilen, passasjer, og portene er utsatt for blokkering av faststoff i borefluidet 20, føres borefluidet 20 gjennom totrinnsfilteret 30 før levering til ventilen. Et differensialtrykk på omtrent 750 psi (5,2 MPa) benyttes mellom innsiden av verktøyet og borehullet for hengselaktuering.
I den første, ytre filterseksjonen 32 er tykkelsen på hylsen ganske liten sammenlignet med diameteren til hullene 38. Videre opptar hullene 38 en svært stor del av overflatearealet til den første filterseksjon 32. Antallet hull 38 og tynnheten til hylsen gjør at den første filterseksjonen 32 fremstår som en duk.
I utførelsen illustrert i figur 2 har den første, ytre filterseksjonen 34 en diameter på 53,5 mm, en hylsetykkelse på 0,8 mm, og en aktiv lengde på 65,0 mm. Den første filterseksjonen har derfor et totalt aktivt overflateareal på omtrent 10.58 9 mm<2>. Hullene 38 har en diameter på 1.0 mm og opptar 2.262 mm<2> av den overflaten. Derfor er strøm-ningsarealet til den første, ytre filterseksjonen 32 2.262 mm<2> og arealdensitet til hullene er omtrent 21 % av det totale arealet til den første filterseksjonen 32.
Den andre, indre filterseksjonen 34 danner en hovedlast-bæringskomponent til det roterende, styrbare verktøyet 50 og hylsen 44 har en relativt tykk vegg.
I den andre filterseksjonen 34 er tykkelsen til hylsen 44 svært stor sammenlignet med gjennomsnittlig diameter 70 til hullene 42. Det antas at for å ha den ovenfor beskrevne selvrensende effekt må gjennomsnittlig diameter 70 til hullene 42 i den andre filterseksjonen 34 være mindre enn det doble av tykkelsen til hylsen 44. Med andre ord, i den andre, indre filterseksjonen 34 ifølge foreliggende oppfinnelse, er forholdet til gjennomsnittlig hull 42 diameter 70 til tykkelsen til hylsen mindre enn 2. Dette antas å forbedre muligheten til å utføre partikler fra strømnings-strømmen tilbake inn i hulrommet 44 mellom filterseksjonene 32, 34.
I den foretrukne utførelsen vist er dette forholdet mye mindre, for hulldiameter 42 er 2,5 mm og hylsetykkelse er 3,5 mm, som gjør hulldiameter til hylsetykkelsesforhold lik til omtrent 0,72. Det må imidlertid forstås at dette forholdet kan variere avhengig av diameter 72 til den andre filterseksjonen 34. Ettersom diameteren 72 til den andre filterseksjonen 34 avtar ved skalering av verktøyet til mindre borehulldiametre, vil forholdet mellom gjennomsnittlig hulldiameter 42 til tykkelsen til hylsen 44 nødvendigvis økes, og nærme seg verdien av 2.
Gjennomsnittlig tverrsnittsareal for hullene 42 til den andre filterseksjonen er omtrent 4,91 mm<2>, og gjennomsnittlig tverrsnittsareal for hullene 38 til den første filterseksjonen er omtrent 0,7 9 mm<2>. I en foretrukket utførelse er derfor gjennomsnittlig tverrsnittsareal for hullene 42 til den andre filterseksjonen mer enn 6,25 ganger større enn gjennomsnittlig tverrsnittsareal til hullene 38 i den første filterseksjonen.
Også i den foretrukne utførelsen er hullene 42 til den andre, indre filterseksjonen 34 gruppert i en første region 74 og en andre region 76. Der er et forhold mellom arealet til hullene 42 i region 74, 76 til hylsen 44 til den andre filterseksjonen 34 til det totale overflatearealet til den regionen 74, 7 6 til hylsen 44. Dette er nødvendig for å frembringe at borefluid 20 som filtreres gjennom den første filterseksjonen 32 reflekteres tilbake etter at den treffer den ytre overflaten til hylsen 44 til den andre filterseksjonen 34, som omtalt tidligere. En relativt høy del av overflaten til hylsen 44 må være fri for huller 42 for at borefluiden 20 skal reflekteres på denne måten. Det resul-terende diffuse strømningsfeltet i hulrommet 4 0 mellom de to filterelementene 32, 34 bærer med seg utførte partikler beskrevet ovenfor og har vist seg å være usedvanlig selvrensende. Resultatet er at dette totrinns filtersystemet filtrerer mye mer av fast materiale fra borefluiden 20 enn enkelttrinnsfiltre ifølge kjent teknikk.
Den andre, indre filterseksjonen 34 har elleve rader av disse hullene, som gjør at det totale strømningsarealet til den andre filterseksjonen 34 kun er 431 mm<2>. Det totale strømningsareal til den første, ytre filterseksjonen 32 er mye større - 5,24 ganger større for å være eksakt i denne utførelsen.
Det har vist seg at arealdensitet til hullene 42 i regi-onene 74, 76 til hylsen 44 bør være mindre enn omtrent 0,15 av det totale arealet til den regionen 74, 76 til hylsen 44. Denne verdien er mye lavere enn det som er blitt benyttet tidligere, og det er nødvendig å opprettholde en relativt høy strømningsrate på boreslam gjennom hullene 42. Den høye strømningsraten hjelper til med å motvirke at partikler som gjør skade kommer seg forbi den første, ytre filterseksjonen 32, fra å tette til hullene 42 for en lengre tid. For å sikre den høye strømningsraten gjennom hullene 42 er det totale antall hull 42 i hylsen 44 begrenset. Følgelig er hullene gruppert i et antall regioner 74, 76 til hylsen 44 som vist. Alternativt kan hullene 42 grupperes på andre måter, eller også jevnt fordelt over hele overflaten til hylsen 44. Begrensningen er imidlertid at arealdensitet til hullene 42 i hver region 74, 76 til hylsen 44 blir værende mindre enn omtrent 0,15.
I utførelsen illustrert i figur 3 har den første regionen 74 til den andre filterseksjonen 34 to rader av åtte ved 2,5 mm diameterhull 42 spredt over den 10,5 mm brede regionen 74. I den foretrukne utførelsen er derfor forholdet til hullareal til hylsearealet mindre enn omtrent 0,06. Dette forholdet er igjen sensitivt til hoved-diameteren 72 til hylsen 44 til den andre filterseksjonen 34, og derfor kan dette forholdet variere fra omtrent 0,02 til 0,15 avhengig av ekstakt konstruksjon, og fremdeles frembringe de beskrevne fordeler.
Selv om totrinnsarrangementet ifølge foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet med hensyn til nedihulls roterende, styrbart boreverktøy, har filterarrangementet anvendelse i et utall andre typer nedihulls fluidbenyttende anordninger. For eksempel benytter mange anordninger borefluid for å danne impulser i borefluid for å kommunisere data fra nedihullet til overflaten. Totrinnsfilteret ifølge foreliggende oppfinnelse anordnet i disse anordningene vil tillate konstruksjoner med høyere signaleringsnøyaktighet, men er tilbøyelig til tilstopping uten filteret. Det er også ønskelig å benytte solenoider i nedihulls fluidbenyttende anordninger for å kontrollere fluidstrømningen. Tidligere solenoidkonstruksjoner tilpasset til å drives uten filtre hadde svært høyt strømforbruk hovedsakelig på grunn av konstruksjonen for å motvirke tilstopping. Mye mindre kraftkrevende solenoider kan nå benyttes i verktøy utstyrt med totrinnsfilterarrangementet ifølge foreliggende oppfinnelse.
Selv om foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet særlig med hensyn til de vedlagte tegninger, må det forstås at andre videre modifikasjoner bortsatt fra de vist og fore-slått heri, kan gjøres innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.
Claims (11)
1. Totrinnsfilter for å filtrere fastmaterial fra borefluid, omfattende en første, ytre filterseksjon (32) og en andre, indre filterseksjon (34), hvor borefluid strømmer fra den første seksjonen (32) til den andre seksjonen (34), hvori et strømningsareal til den første filterseksjonen (32) er større enn et strømningsareal til den andre filterseksjonen (34), og at den første filterseksjonen omfatter et første antall strømningsåpninger (38) og den andre filterseksjonen omfatter et andre antall strømnings-åpninger (42), karakterisert ved at det andre antall strømningsåpninger (42) er gruppert i en første region og en andre region, og at forholdet mellom en gjennomsnittlig diameter til det andre antall åpninger (42) og en tykkelse til en hylse til den andre filterseksjonen (34) er mindre enn 2.
2. Totrinnsfilter i samsvar med krav 1, karakterisert ved at en hoveddel av borefluid som strømmer gjennom den andre filterseksjonen (34) blir mottatt fra den første filterseksjonen (32).
3. Totrinnsfilter i samsvar med krav 1, karakterisert ved at gjennomsnittlig tverrsnittsareal for det andre antall åpninger (42) er større enn gjennomsnittlig tverrsnittsareal for det første antall åpninger (38).
4. Totrinnsfilter i samsvar med krav 3, karakterisert ved at gjennomsnittlig tverrsnittsareal for det andre antall åpninger (42) er mer enn 20% større enn gjennomsnittlig tverrsnittsareal for det første antall åpninger (38).
5. Totrinnsfilter i samsvar med krav 1, karakterisert ved at strømningsareal til den første filterseksjonen (32) er minst to ganger større enn strøm-ningsareal til den andre filterseksjonen (34).
6. Totrinnsfilter i samsvar med krav 1, karakterisert ved at forholdet mellom en gjennomsnittlig diameter til det andre antall åpninger (42) og hylsetykkelsen er omtrent 0,72.
7. Totrinnsfilter i samsvar med krav 1, karakterisert ved at et forhold mellom strømnings-areal til den andre filterseksjonen (32) og et totalt overflateareal til den andre filterseksjonen (34) er mindre enn omtrent 0,15.
8. Totrinnsfilter i samsvar med krav 7, karakterisert ved at forholdet mellom strømnings-arealet til den andre filterseksjonen (34) og det totale overflatearealet til den andre filterseksjonen (34) er i området fra omtrent 0,02 til omtrent 0,15.
9. Totrinnsfilter i samsvar med krav 8, karakterisert ved at forholdet mellom strømnings-arealet til den andre filterseksjonen (34) og det totale overflatearealet til den andre filterseksjonen (34) er mindre enn omtrent 0,06.
10. Nedihullsverktøy omfattende en borefluid brukende anordning, karakterisert ved et totrinnsfilter i samsvar med et av de foregående krav.
11. Roterende, styrbart nedihullsverktøy, karakterisert ved et totrinnsfilter i samsvar med et av kravene 1-9 for filtrering av fastmaterial fra borefluid.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/065,100 US6715570B1 (en) | 2002-09-17 | 2002-09-17 | Two stage downhole drilling fluid filter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20033974D0 NO20033974D0 (no) | 2003-09-09 |
NO20033974L NO20033974L (no) | 2004-03-18 |
NO325654B1 true NO325654B1 (no) | 2008-06-30 |
Family
ID=28673464
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20033974A NO325654B1 (no) | 2002-09-17 | 2003-09-09 | Totrinns filter for borefluid, samt tilhorende nedihulls verktoy |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6715570B1 (no) |
CA (1) | CA2438826C (no) |
GB (1) | GB2393196B (no) |
NO (1) | NO325654B1 (no) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7188687B2 (en) * | 1998-12-22 | 2007-03-13 | Weatherford/Lamb, Inc. | Downhole filter |
GB2408526B (en) | 2003-11-26 | 2007-10-17 | Schlumberger Holdings | Steerable drilling system |
US20060186050A1 (en) * | 2005-02-22 | 2006-08-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Devices and processes for removal of impurities from a fluid recovered from a subterranean environment |
US20060186033A1 (en) * | 2005-02-22 | 2006-08-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Devices and processes for removal of impurities from a fluid recovered from a subterranean environment |
GB2424232B (en) * | 2005-03-18 | 2010-03-31 | Schlumberger Holdings | Steerable drilling system |
EP1927721B1 (en) * | 2006-12-01 | 2010-02-24 | Services Pétroliers Schlumberger | Method and apparatus for downhole transfer of drill cuttings |
US8869916B2 (en) | 2010-09-09 | 2014-10-28 | National Oilwell Varco, L.P. | Rotary steerable push-the-bit drilling apparatus with self-cleaning fluid filter |
EP2614209B1 (en) | 2010-09-09 | 2017-03-15 | National Oilwell Varco, L.P. | Downhole rotary drilling apparatus with formation-interfacing members and control system |
US8967199B2 (en) | 2012-09-25 | 2015-03-03 | General Compression, Inc. | Electric actuated rotary valve |
US9970235B2 (en) | 2012-10-15 | 2018-05-15 | Bertrand Lacour | Rotary steerable drilling system for drilling a borehole in an earth formation |
US20150321125A1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-11-12 | Baker Hughes Incorporated | Filter and related methods for use during wellbore operations |
CA2982551C (en) * | 2015-04-15 | 2020-10-13 | M-I Drilling Fluids U.K. Limited | Fish through filter device |
WO2017172563A1 (en) | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Schlumberger Technology Corporation | Equipment string communication and steering |
WO2020210905A1 (en) * | 2019-04-15 | 2020-10-22 | Sparrow Downhole Tools Ltd. | Rotary steerable drilling system |
Family Cites Families (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US90787A (en) | 1869-06-01 | Improved drill for rock and earth with attached tube | ||
US679131A (en) | 1898-11-07 | 1901-07-23 | Leslie H Thompson | Strainer or filter for pump tubes or barrels. |
US673398A (en) * | 1901-01-05 | 1901-05-07 | Anthony Keller | Filter or strainer for well-tubes. |
US713544A (en) | 1901-10-04 | 1902-11-11 | John Mckenzie | Strainer for well-tubing. |
US1341755A (en) * | 1918-08-12 | 1920-06-01 | William E Minton | Well-screen |
US1342986A (en) | 1919-07-28 | 1920-06-08 | William H Cater | Well-screen |
US1520376A (en) | 1922-10-25 | 1924-12-23 | Edward B Verneuil | Oil-well strainer |
US1547240A (en) * | 1924-02-05 | 1925-07-28 | Hampton A Steele | Method and apparatus for testing or operating oil wells |
US1816767A (en) * | 1928-11-23 | 1931-07-28 | Dobrinski Paul | Drill stem |
US2530223A (en) | 1947-10-01 | 1950-11-14 | Elton H Breaux | Oil well filter |
US2654572A (en) * | 1949-10-15 | 1953-10-06 | Arutunoff Armais | Drilling apparatus |
US2628819A (en) * | 1949-11-22 | 1953-02-17 | Engineering Dev Company Inc | Screen arrangement for use in conjunction with oil well drilling turbines |
US2877852A (en) | 1954-09-20 | 1959-03-17 | Frank J Bashara | Well filters |
US2985241A (en) | 1958-02-21 | 1961-05-23 | Charles W Hanslip | Well screen device |
US3056459A (en) * | 1959-03-23 | 1962-10-02 | Edward E Johnson Inc | Well screen points |
US3087560A (en) * | 1961-05-15 | 1963-04-30 | Clayton Mark & Company | Water well strainer |
US3221819A (en) * | 1964-05-01 | 1965-12-07 | Richard E Dickinson | Well screen |
US3411321A (en) * | 1966-03-01 | 1968-11-19 | Chevron Res | Large-diameter fluid bypass drill collar |
US4693318A (en) * | 1985-10-10 | 1987-09-15 | Well Improvement Specialists, Inc. | Sand control devices and method of installation thereof |
US4844182A (en) * | 1988-06-07 | 1989-07-04 | Mobil Oil Corporation | Method for improving drill cuttings transport from a wellbore |
DE3941763A1 (de) * | 1989-05-23 | 1990-12-13 | Gerhard Grotendorst | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von unverfaelschten wasserproben beim niederbringen eines brunnens durch bohren |
US5190102A (en) | 1990-10-22 | 1993-03-02 | Otis Engineering Corporation | Sintered metal substitute for prepack screen aggregate |
ZA923130B (en) | 1992-04-29 | 1993-10-29 | Ingersoll Rand Co | Filter for a rockdrill |
US5318119A (en) * | 1992-08-03 | 1994-06-07 | Halliburton Company | Method and apparatus for attaching well screens to base pipe |
US5404954A (en) * | 1993-05-14 | 1995-04-11 | Conoco Inc. | Well screen for increased production |
US5664628A (en) | 1993-05-25 | 1997-09-09 | Pall Corporation | Filter for subterranean wells |
US5624560A (en) * | 1995-04-07 | 1997-04-29 | Baker Hughes Incorporated | Wire mesh filter including a protective jacket |
US5667023B1 (en) * | 1994-11-22 | 2000-04-18 | Baker Hughes Inc | Method and apparatus for drilling and completing wells |
GB9503829D0 (en) * | 1995-02-25 | 1995-04-19 | Camco Drilling Group Ltd | "Improvememnts in or relating to steerable rotary drilling systems" |
GB2337709B (en) * | 1995-04-07 | 2000-01-19 | Baker Hughes Inc | Protective filter jacket |
US5626200A (en) | 1995-06-07 | 1997-05-06 | Halliburton Company | Screen and bypass arrangement for LWD tool turbine |
NO972792L (no) * | 1996-06-20 | 1997-12-22 | Pall Corp | Filter for underjordisk bruk |
WO1998045009A2 (en) | 1997-04-04 | 1998-10-15 | Oiltools International B.V. | Filter for subterranean use |
US5979551A (en) * | 1998-04-24 | 1999-11-09 | United States Filter Corporation | Well screen with floating mounting |
JP2002525456A (ja) * | 1998-08-21 | 2002-08-13 | テヒモ・エントビツクルングス−ウント・フエルトリーブス・ゲー・エム・ベー・ハー | 土壌あるいは岩石物質に穴をあけかつ排液する装置 |
US6305468B1 (en) * | 1999-05-28 | 2001-10-23 | Baker Hughes Incorporated | Downhole screen and method of manufacture |
US6415509B1 (en) * | 2000-05-18 | 2002-07-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of fabricating a thin-wall expandable well screen assembly |
CA2641577A1 (en) * | 2000-09-11 | 2002-03-21 | Baker Hughes Incorporated | Method of forming a downhole filter |
US6478092B2 (en) * | 2000-09-11 | 2002-11-12 | Baker Hughes Incorporated | Well completion method and apparatus |
US6598685B1 (en) * | 2002-02-14 | 2003-07-29 | Benny Donald Mashburn | Drilling fluid screen and method |
-
2002
- 2002-09-17 US US10/065,100 patent/US6715570B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-08-26 GB GB0319896A patent/GB2393196B/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-08-28 CA CA2438826A patent/CA2438826C/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-09-09 NO NO20033974A patent/NO325654B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2393196A8 (en) | 2004-09-03 |
NO20033974D0 (no) | 2003-09-09 |
CA2438826A1 (en) | 2004-03-17 |
US20040050591A1 (en) | 2004-03-18 |
US6715570B1 (en) | 2004-04-06 |
NO20033974L (no) | 2004-03-18 |
GB0319896D0 (en) | 2003-09-24 |
GB2393196A (en) | 2004-03-24 |
CA2438826C (en) | 2011-04-12 |
GB2393196B (en) | 2007-04-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO325654B1 (no) | Totrinns filter for borefluid, samt tilhorende nedihulls verktoy | |
US7293616B2 (en) | Expandable bit | |
US5392862A (en) | Flow control sub for hydraulic expanding downhole tools | |
US5836395A (en) | Valve for wellbore use | |
JP6777363B2 (ja) | 多流体掘削システム | |
CA2379806C (en) | Rotary seal for directional drilling tools | |
US11448021B2 (en) | Mitigating drilling circulation loss | |
US20090056952A1 (en) | Downhole Tool | |
US6227316B1 (en) | Jet bit with variable orifice nozzle | |
CA2518283C (en) | Pressure activated release member for an expandable drillbit | |
US9091121B2 (en) | Inflatable packer element for use with a drill bit sub | |
US4348058A (en) | Method and apparatus for slurry borehole mining | |
NO318165B1 (no) | Bronninjeksjonsstreng, fremgangsmate for fluidinjeksjon og anvendelse av stromningsstyreanordning i injeksjonsstreng | |
WO2005049959A1 (en) | Downhole tool | |
AU2017221830B2 (en) | Hydraulic pulse valve with improved wear life and performance | |
EP1332273B1 (en) | Downhole valve device | |
EP1275815B1 (en) | Drill Bit Having Adjustable Total Flow Area | |
WO1993025794A1 (en) | Well drilling tools | |
CN104508230B (zh) | 带有用于控制扭转波动的液压可调轴向垫的钻头 | |
CA2366134A1 (en) | Underreamer | |
BR112017014794B1 (pt) | Sistema de perfuração multifluidos e método para perfurar um furo |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |