NO332093B1 - Nedihullsverktoy - Google Patents

Abstract

Nedihulls brønnverktøy for installasjon av et foringsrør/liner eller foilengingrør i en brønnboring, hvori nedihulls brønnverktøyet omfatter en verktøyenhet omfattende i det minste et første fluidrør og et returfluidrør, som ved benyttelse danner et ringrom mellom verktøyenheten og foringsrøret/lineren. Verktøyenheten omfatter videre i det minste ett stempel i ringrommet, som deler ringrommet inn i ringromseksjoner, hvori en ekspansjonsmodul for ekspansjon av foringsrøret/linerertilveiebrakti ringrommet. Ekspansjonsmodulen har i det minste to sett av rulleinnretninger anordnet langs den aksiale retningen av ekspansjonsmodulen. Hvert sett av rulleinnretninger er tilveiebrakt ved en ytre omkrets av ekspansjonsmodulen, og diameteren av rulleinnretningene minsker langs ekspansjonsmodulen i den aksiale nedihullsretningen av brønnboringen, og tilveiebringer ekspansjonsmodulen med en minskende diameter.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et nedihulls brønnverktøy for installasjon av et foringsrør/forlengingsrør(liner) i et brønnhull. Nedihulls brønnverktøyet omfatter en verktøyenhet omfattende i det minste et første fluidrør, og et returfluidrør, som ved benyttelse danner et brønnringrom mellom verktøyenheten og en brønnboring, og i det minste ett stempel som deler brønnringrommet inn i brønnringromseksjoner.

Returfluidrøret kan være anordnet innvendig i det første fluidrøret, noe som gir et ringrom mellom det første fluidrøret for strømning av et første fluid, hvori returfluidet kan være anordnet til å passere i det sentralt plasserte rommet av Returfluidrøret.

Verktøyenheten i henhold til oppfinnelsen er operert av forskjellen i fluidtrykk som dannes over stempelet(ene) av verktøyenheten. I tilfellet hvor verktøyenheten omfatter ett stempel, vil dette stempelet isolere brønnringrommet inn i to separate brønnringromseksjoner. I tilfelle man har to eller flere stempler inkludert i verktøyenheten, vil disse derved dele brønnringrommet inn i et korresponderende antall brønnringromseksjoner. Ved å introdusere et trykksatt fluid inn i ett av brønnringromseksjonene, kan den medfølgende forskjellen i fluidtrykk som da tilveiebringes over stempelet benyttes for å forflytte hele verktøyenheten i brønnboringen, eller for å forflytte stempelet relativt verktøyenheten.

Stempelet kan være tilveiebrakt med innretninger for å kommunisere et fluid fra en brønnringromseksj on ved én side av stempelet, gjennom stempelet, og til en andre brønnringromseksj on på den andre siden av stempelet. Dette kan være nyttig i mange tilfeller, slik som når man setter og tar opp igjen nedihulls brønnverktøyet, og når man benytter verktøyet for ekspansjon av et foringsrør/forlengingsrør. Kommunikasjonen av fluid mellom tilstøtende brønnringromseksjoner kan være kontrollert på mange måter; ved forskjellene i fluidtrykk over stempelet, ved elektrisitet, mekaniske, eller hydrauliske signaler, eller ved den relative bevegelsen mellom det første fluidrøret og et kontrollelement.

Stempelet kan være tilveiebrakt kun som et tetningselement, eller det kan være dannet av forskjellige deler som har tettende karakteristikk og stivhetskarakteristikk, for å tilveiebringe styrke og utføre nødvendige operasjoner slik som ekspansjon. Videre kan stempelet være tilveiebrakt i ett stykke, eller dannet av to eller flere elementer. Stempelet kan opereres innvendig i et foringsrør/forlengingsrør, eller det kan opereres i et brønnboringshull, som ikke ennå er blitt foret. Stempelet kan være tilveiebrakt slik at det beveges relativt verktøyenheten i en aksial retning av brønnboringen, eller det kan være anordnet til å beveges med verktøyenheten i en aksial retning relativt i forhold til brønnboringen.

I US 20070169943 er det vist et nedihullsverktøy der det benyttes et stempel sammen med en ekspansjonsmodul for å ekspandere foringsrøret.

Videre er det fra US 20030230410 vist et ekspansjonsverktøy med ruller for progressiv ekspansjon langs foringsrørets indre.

I henhold til tidligere kjente løsninger er det kjent å anordne en ekspansjonsmodul med rulleinnretninger for å tilrettelegge for bevegelse av ekspansjonsmodulen gjennom foringsrøret/forlengingsrøret, for å utføre ekspansjon av et foringsrør/forlengingsrør i brønnboringen. Imidlertid, når man benytter tidligere kjente løsninger for fremdrift av ekspansjonsmodulen gjennom foringsrøret/forlengingsrøret, er denne grov og avbrutt, og ekspansjonsmodulen må tidvis stoppes, noe som gjør en jevn og kontinuerlig transport av ekspansjonsmodulen gjennom foringsrøret/forlengingsrøret vanskelig å oppnå.

Basert på dette, er det oppstått et behov for å tilveiebringe en løsning hvor transport av ekspansjonsmodulen gjennom foringsrøret/forlengingsrøret er gjort enklere, og en kontinuerlig transportbane er enklere å oppnå, hvorved man samtidig sikrer en tilfredsstillende ekspansjon av foringsrøret/forlengingsrøret. Hensikten med oppfinnelsen er derved å tilveiebringe et arrangement som reduserer ulempene ved tidligere løsninger.

Dette er oppnådd med oppfinnelsen, slik den er definert i de uavhengige krav, hvori utførelser av oppfinnelsen er presentert i de følgende avhengige krav.

I henhold til oppfinnelsen er det tilveiebrakt en ekspansjonsmodul for ekspansjon av et foringsrør/forlengingsrør i ringrommet. Ekspansjonsmodulen har i det minste to sett med rulleinnretninger anordnet langs den aksiale retningen av ekspansjonsmodulen. Hvert sett av rulleinnretninger er tilveiebrakt ved en ytre omkrets av ekspansjonsmodulen. Diameteren av rulleinnretningene ) i hvert sett minsker langs ekspansjonsmodulen i den aksiale nedihullsretningen av brønnboringen, og tilveiebrin<g>er ekspansjonsmodulen med en minskende diameter.

Siden diameteren til rulleinnretningene bestemmer diameteren av ekspansjonsmodulen, vil utbyttingen av rulleinnretningene med rulleinnretninger med en annen diameter, gi en enkel løsning for å endre diameteren av ekspansjonsmodulen. Også når rulleinnretningene er utslitt, gjør arrangementet til løsningen det enklere å bytte ut rulleinnretningene.

Diameteren av rulleinnretningene er redusert når man beveger seg i den aksiale nedihullsretningen av brønnboringen, og denne diameterreduksjonen kan tilveiebringes ved like/tils varende eller forskjellige trinn. Ved en lik/tilsvarende trinnreduksjon kan diameterreduksjonen tilveiebringes ved at størrelsen av trinnreduksjonen er den samme. I en ulik trinnreduksjon kan diameterreduksjonen tilveiebringes ved å variere størrelsen av trinnreduksjonen når man beveger seg i den aksiale retningen av ekspansjonsmodulen. Hvert trinn kan defineres av et forhåndsbestemt antall sett av naboliggende rulleinnretninger, f.eks. at trinnreduksjonen er utført mellom to naboliggende sett av rulleinnretninger, eller at ett sett kan omfatte to sett av naboliggende rulleinnretninger, som har den samme diameter. Reduksjonen av diameteren av ekspansjonsmodulen kan være tilveiebrakt ved en kombinasjon av tilsvarende eller ulike trinnreduksjoner i den aksiale retningen av ekspansjonsmodulen.

En lik trinnreduksjon kan oppnås ved et antall, fortrinnsvis to, naboliggende sett av rulleinnretninger, som har rulleinnretninger med den samme diameter. For å sikre at ekspansjonen av foringsrøret/forlengingsrøret er utført homogent, og for å unngå problemer med striper på grunn av at rulleinnretningene er posisjonert på linje i den aksiale retningen av ekspansjonsmodulen, kan rulleinnretningene innenfor hvert sett av rulleinnretninger ha en forflyttet posisjon i omkretsretningen av ekspansjonsmodulen, sammenlignet med rulleinnretningene i naboliggende sett av rulleinnretninger. Ved dette arrangementet kan man oppnå en jevn deformasjon i omkretsretningen, og aksial retning av foringsrøret/forlengingsrør.

Rulleinnretningene kan være anordnet slik at de presser rulleinnretningene inn i en kontrollert rulleretning, og i én utførelse kan rulleinnretningene ha en rulleretning i den aksiale retningen av brønnboringen.

Innenfor hvert sett av rulleinnretninger, kan rulleinnretningene være posisjonert rundt omkretsretningen av ekspansjonsmodulen med tilsvarende eller forskjellig avstand. Dette betyr at når rulleinnretningene er anordnet med lik avstand, kan hver rulleinnretning som tilhører et spesifikt sett av rulleinnretninger, være gitt en avstand som er konstant i forhold til den neste rulleinnretningen. I dette tilfellet vil det avstandsforholdet være gjeldende for alle rulleinnretningene av det settet av rulleinnretninger. Når rulleinnretningene er gitt en innbyrdes ujevn avstand, kan avstanden mellom naboliggende rulleinnretninger av det spesifikke settet av rulleinnretninger varieres innenfor settet av rulleinnretninger. Selvsagt kan noen av rulleinnretningene innenfor et sett være gitt en innbyrdes avstand som er lik, mens avstanden mellom andre rulleinnretninger i det samme settet kan varieres.

Den minskende diameteren av ekspansjonsmodulen i nedihullsretningen kan tilveiebringe ekspansjonsmoduler med forskjellig form, i henhold til ett aspekt kan ekspansjonsmodulen ha en avkortet kjegleform. I henhold til et ytterligere aspekt kan ekspansjonsmodulen være tilveiebrakt med en avkortet kjegleseksjon, som ikke har rulleinnretninger.

I én utførelse kan i det minste et parti av det indre legemet av ekspansjonsmodulen være omgitt av rulleinnretninger. Det indre legemet kan ha en jevn diameter, eller en minskende diameter, i den aksiale nedihullsretningen av brønnboringen.

I én utførelse kan ekspansjonsmodulen være delt inn i separate ekspansjonsmodulsegmenter, som kan settes separat. Antall ekspansjonsmoduler kan være i det minste to, og disse kan være posisjonert med avstand i den aksiale retningen av foringsrøret/forlengingsrøret, hvori ekspansjonsmodulene er anordnet til å beveges relativt til hverandre. I henhold til ett aspekt kan ekspansjonsmodulsegmentene være frigjørbart forbundet til hverandre.

Stemplene er posisjonert foran, etter, eller som en integrert del av ekspansjonsmodulene eller de separate ekspansjonsmodulsegmentene. I én utførelse kan stempelet være anordnet nedenfor ekspansjonsmodulene, hvorved man påfører en trekkraft på ekspansjonsmodulene. Ved å trekke ekspansjonsmodulene, vil det innvendige trykket av røret som skal ekspanderes hjelpe ekspansjonsprosessen og dermed redusere det nødvendige differensialtrykket over stempelet(ene).

Et eksempel av utførelser av oppfinnelsen er illustrert i de vedlagte figurene, og er også beskrevet i det følgende med referanse til de vedlagte figurene, hvor: Fig. 1 viser en første utførelse av et nedihulls brønnverktøy i en brønnborings foringsrør/forlengingsrør.

Fig. 2 viser en utførelse av et nedihulls brønnverktøys ekspansjonsmodul.

Fig. 3 viser et tverrsnitt av utførelsen på fig. 2.

Fig. 4 viser en detalj av en tverrsnittsseksjon som vist på fig. 3.

Fig. 5 viser en ytterligere utførelse av ekspansjonsmodulen.

Fig. 6 viser enda en ytterligere utførelse av ekspansjonsmodulen.

Fig. 1 viser ekspansjonen av et foringsrør/forlengingsrør 1 som benytter en første utførelse av oppfinnelsen. Foringsrøret/forlengingsrør 1 er plassert i brønnboringen 2. En verktøyenhet 3 omfatter et første fluidrør 4, slik som en borestreng, og et returfluidrør 15 er posisjonert innvendig i det første fluidrøret 4. Når man plasserer verktøyenheten 3 i foringsrøret/forlengingsrøret som skal settes i brønnboringen 2, dannes det et ringrom mellom verktøyenheten 3 og foringsrøret/forlengingsrøret 1. Verktøyenheten 3 omfatter videre i det minste ett stempel 5, som deler ringrommet inn i ringromsseksjoner. Trekkene ved stempelet 5, sikrer at de to ringromsseksjonene 6, 7 er isolert fra hverandre, slik at man forhindrer at fluid tilfeldig beveger seg mellom ringromsseksjonene, f.eks. ved å tilveiebringe adekvate tetningsinnretninger mellom de forskjellige delene av verktøyenheten 3.1 tilfeller hvor det er mer enn ett stempel som benyttes, kan det være nødvendig å tilveiebringe innretninger slik at man kan kontrollere kommunikasjonen av fluid fra én av ringromsseksjonene til den andre. Når man tilfører trykksatt fluid inn i ringroms seksjonen 6, kan man benytte forskjellene i trykk over stempelet 5, for å forflytte stempelet i ringrommet. Stempelet kan være forflyttbar relativt det første fluidrøret 4, eller bevegelsen av stempelet 5 kan også omfatte bevegelse av andre deler av verktøyenheten 3, slik som det første fluidrøret 4. En ekspansjonsmodul 8 er tilveiebrakt for ekspansjon av foringsrøret/forlengingsrøret 1, og er anordnet for å opereres av forflytningen av stempelet 5. Dette gir at bevegelse av stempelet 5 i foringsrøret/forlengingsrøret forårsaker bevegelse av ekspansjonsmodulen 8, og dette gir at man får utført ekspansjon av foringsrøret/forlengingsrøret.

Ekspansjonsmodulen 8 har en konisk form, og er anordnet med flere sett av rulleinnretninger 9, anordnet ved en ytre overflate av ekspansjonsmodulen 8, som gjør at ekspansjonsverktøyet går i inngrep med den indre overflate av foringsrøret/forlengingsrøret 1. Rulleinnretningene har en rulleretning i den aksiale retningen av brønnboringen 2. Hvert sett av rulleinnretninger 9 er posisjonert rundt omkretsen av ekspansjonsmodulen 8, hvori rulleinnretningene er posisjonert side ved side, og fortrinnsvis har rulleinnretningene som tilhører hvert sett, den samme diameter. Diameteren av rulleinnretningene minsker når man beveger seg langs ekspansjonsmodulen i den aksiale nedihullsretningen av brønnboringen 2. Som sett på fig. 1, minsker diameteren av rulleinnretningene som tilhører hvert sett av rulleinnretninger fra ett sett til det neste. Denne reduksjonen av diameteren av ekspansjonsmodulen 8, kan oppnås som vist på fig. 1, ved at hvert sett har en redusert diameter sammenlignet med det neste, i nedihullsretningen av brønnoringen, eller reduksjonen av diameteren kan oppnås ved andre trinnlignende arrangementer som vist i de andre figurene.

Et indre legeme 10 av ekspansjonsmodulen 8, kan ha en ikke-minskende diameter i den aksiale nedihullsretningen av brønnboringen 2, som vist på fig. 1. Alternativt kan det indre legemet 10 være anordnet med en minskende diameter, f.eks. ved å ha en konisk eller avkortet konisk form.

Fig. 2 viser et eksempel på en ekspansjonsmodul 8, hvor rulleinnretningene som tilhører to og tonaboliggende sett, 9a, 9b, 9c, av rulleinnretninger, er tilveiebrakt med den samme diameteren slik at det derved tilveiebringes en trinnvis reduksjon av diameteren i den aksiale nedihullsretningen av brønnboringen 2, illustrert ved pilen A, hvori trinnene er like. Diameteren av rulleinnretningene 9b er mindre enn diameteren av rulleinnretningene 9c, videre er diameteren av rulleinnretningene 9a mindre enn diameteren av rulleinnretningene 9b. Antallet sett som har den samme diameteren kan selvsagt varieres i henhold til benyttelsen av ekspansjonsmodulen. Ytterligere et parti av ekspansjonsmodulen kan være dannet av rulleinnretninger i et likt trinnreduksjonsarrangement, og et annet parti av ekspansjonsmodulen kan være dannet av rulleinnretninger med et likt trinnreduksjonsarrangement. F.eks. kan reduksjonen av diameteren være tilveiebrakt av tre naboliggende sett av rulleinnretninger, som har den samme diameteren, og deretter kan den neste ha en ulik diameter fulgt av to naboliggende sett av rulleinnretninger med den samme diameteren.

Som vist på fig. 2, kan rulleinnretninger innenfor ett sett være forskjøvet i omkretsretningen sammenlignet med rulleinnretningene i det tilstøtende sett av rulleinnretninger, i et mønster hvor hvert andre sett av rulleinnretninger har den samme orienteringen. Denne konfigurasjonen er tilveiebrakt for å sikre at ekspansjonen av foringsrøret/forlengingsrøret utføres jevnt i omkretsretningen, og aksial retning, når man beveger ekspansjonsmodulen gjennom foringsrøret/forlengingsrøret, og at lokale deformasjoner er unngått. Arrangementet av rulleinnretninger rundt omkretsen av ekspansjonsmodulen er vist på fig. 3, hvor en detaljseksjon av én rulle er vist på fig. 4. Rulleinnretningene som vist på fig. 3 og 4, omfatter en hjulholder 11, et hjul 12 og et glidelager mellom hjulet 12 og hjulholderen 11. Hjulene kan ha en kurvet ytre overflate. Rulleinnretningene kan være dannet av ruller, kuler, eller andre innretninger som gjør det mulig å tilveiebringe en rullende bevegelse for ekspansjonsmodulen 8. På fig. 2 er stempelet 5' vist i en posisjon bak ekspansjonsmodulen 8, når den beveger ekspansjonsmodulen 8 i en nedihullsretning A av brønnboringen 2. Alternativt kan stempelet være plassert i en posisjon 5" i front av ekspansjonsmodulen 8, i nedihullsretningen A, av brønnboringen 2.

Stempelet kan også være plassert som en integrert del av ekspansjonsmodulen 8, som vist på fig. 4, i en midtposisjon 5"' av ekspansjonsmodulen 8, eller i enhver annen posisjon innenfor ekspansjonsmodulen 8. Videre viser utførelsen av ekspansjonsmodulen 8 som vist på fig. 4, at man har to avkortede kjegleseksjoner uten rulleinnretninger som del av ekspansjonsmodulen 8.

Som en fagperson vil forstå, kan ekspansjonsmodulen 8 anordnes på mange måter, ekspansjonsmodulen 8 kan tilveiebringes ved kun å ha sett av rulleinnretninger langs dens lengde, eller den kan ha deler uten rulleinnretninger, som vist på fig. 5. Videre kan stempelet(stemplene) for å drive ekspansjonsmodulen 8, være anordnet som en del av ekspansjonsmodulen 8, eller de kan være tilveiebrakt ved en ende av ekspansjonsmodulen 8. Ytterligere utførelser av oppfinnelsen, andre enn de som er angitt her, er mulig innenfor rammen av oppfinnelsen som definert i kravsettet.

Fig. 6 viser en segmentert utførelse av ekspansjonsmodulen 8, hvori ekspansjonsmodulen 8 omfatter i det minste to ekspansjonsmodulsegmenter 8a, 8b. I utførelsen vist på fig. 6 er ett stempel 5 tilveiebrakt for å sette hver av ekspansjonsmodulsegmentene 8a, 8b. Stempelet 5 er derved tilveiebrakt med innretninger for en frigjørbar forbindelse mellom hvert av

ekspansjonsmodulsegmentene 8a, 8b og stempelet 5, for å sette hver av ekspansjonsmodulene 8a, 8b ved en forhåndsbestemt posisjon i foringsrør/forlengingsrør. Alternativt kan hvert av ekspansjonsmodulsegmentene 8a, 8b, være anordnet med et stempel hver, for å plassere ekspansjonsmodulsegmentene 8a, 8b i posisjon.

Claims (13)

1. Nedihulls brønnverktøy for installasjon av et foringsrør eller forlengingsrør (1) i en brønnboring (2), hvori nedihulls brønnverktøyet omfatter en verktøy enhet (3), omfattende i det minste et første fluidrør (4) og et returfluidrør (15), som ved benyttelse danner et ringrom (6, 7) mellom verktøyenheten (3) og foringsrøret eller forlengingsrøret (1), hvori verktøyenheten (3) videre omfatter i det minste et stempel (5) i ringrommet hvilket deler ringrommet inn i ringromseksjoner (6, 7), hvori en ekspansjonsmodul (8) for ekspansjon av foringsrøret eller forlengingsrøret (1) er tilveiebrakt i ringrommet, hvor stemplet (5) er forbundet eventuelt frigjørbart med ekspansjonsmodulen (8), hvorved verktøyenheten (3) er operert av trykkdifferanse som tilveiebringes over stempelet(ene) (5), og bevegelsen av stempelet (5) forårsaker bevegelse av ekspansjonsmodulen (8),karakterisert vedat ekspansjonsmodulen (8) har i det minste to sett (9a, 9b, 9c) av rulleinnretninger (9) anordnet langs den aksiale retningen av ekspansjonsmodulen (8), hvori hvert sett (9a, 9b, 9c) av rulleinnretninger er tilveiebrakt ved en ytre omkrets av ekspansjonsmodulen (8) og hvori diameteren av rulleinnretningene (9) i hvert sett (9a, 9b, 9c) minsker langs ekspansjonsmodulen (8) i den aksiale nedihullsretningen av brønnboringen (2), hvilket tilveiebringer ekspansjonsmodulen (8) med en minskende diameter.

2. Nedihulls brønnverktøy i henhold til krav 1, karakterisert vedat reduksjonen av diameteren til ekspansjonsmodulen (8) inntreffer trinnvis, og at trinnene er like.

3. Et nedihulls brønnverktøy i henhold til krav 1, karakterisert vedat reduksjonen av diameteren til ekspansjonsmodulen (8) inntreffer trinnvis, og at trinnene er ulike.

4. Et nedihulls brønnverktøy i henhold til kravene 1, 2 eller 3,karakterisert vedat et antall, fortrinnsvis to, av naboliggende sett (9a, 9b, 9c) av rulleinnretninger har rulleinnretninger (9) med den samme diameteren.

5. Et nedihulls brønnverktøy i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat rulleinnretningene (9) innenfor et sett av rulleinnretninger (9a, 9b, 9c), har en forflyttet posisjonering i omkretsretningen av ekspansjonsmodulen (8), sammenlignet med rulleinnretningen (9) i et naboliggende sett (9a, 9b, 9c) av rulleinnretninger.

6. Et nedihulls brønnverktøy i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat rulleinnretningene (9) innenfor hvert sett (9a, 9b, 9c) av rulleinnretninger er posisjonert med lik eller ulik avstand i omkretsretningen av ekspansjonsmodulen (8).

7. Et nedihulls brønnverktøy i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat rulleinnretningene (9) har en rulleretning i den aksiale retningen av brønnboringen.

8. Et nedihulls brønnverktøy i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat ekspansjonsmodulen (8) har en form tilsvarende en avkortet kjegle.

9. Et nedihulls brønnverktøy i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat ekspansjonsmodulen (8) er delt i separate ekspansjonsmodulsegmenter.

10. Et nedihulls brønnverktøy i henhold til krav 9, karakterisert vedat ekspansjonsmodulsegmentene er frigjørbart koblet til hverandre.

11. Et nedihulls brønnverktøy i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat ekspansjonsmodulen (8) er tilveiebrakt med en avkortet kjegleseksjon uten rulleinnretninger.

12. Et nedihulls brønnverktøy i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat stempelet(stemplene) (5) er posisjonert foran, bak eller som en integrert del av ekspansjonsmodulen (8).

13. Et nedihulls brønnverktøy i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat i det minste et parti av et indre legeme (10) av ekspansjonsmodulen (8) er omgitt av rulleinnretninger (9), og det indre legemet (10) har en jevn diameter eller en minskende diameter i den aksiale nedihullsretningen av brønnboringen (2).