NO333716B1

NO333716B1 - Nedihulls motorlaseenhet og fremgangsmate for nedihulls selektiv frigjoring av denne

Info

Publication number: NO333716B1
Application number: NO20034844A
Authority: NO
Inventors: Charles H Dewey
Original assignee: Smith International
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2013-09-02
Also published as: GB2394740B; US20070044954A1; GB2394740A; US20040089480A1; NO20034844L; CA2447565A1; US7152698B2; US7225889B2; CA2447565C; GB0325404D0; NO20034844D0

Abstract

En låsbar motorenhet for bruk i et brønnhull omfatter en stator, en rotor roterbart montert inne i statoren, og en selektivt fjernbar strømningsbegrensningsanordning. Den låsbare motorenheten kan videre omfatte en holdeanordning for roterbart å fiksere rotoren til statoren. Strømningsbegrensningsanordningen begrenser strømningshastigheten til fluid nedstrøms for motoren, for derved i det vesentlig å utbalansere hydraulisk trykk over og under statoren.

Description

TEKNISK OMRÅDE

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt boringsmotorer og fremgangsmåter for drift av disse nede i borehull. Mer spesielt vedrører foreliggende oppfinnelse motor-låsesammenstillinger nede i borehull, som omfatter en strømningsinnsnevring, og fremgangsmåter for selektiv frigjøring av sammenstillingene.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

En nedhullsmotor som omfatter en stator med en rotor dreibart montert i denne, blir ofte brukt under brønnboringsoperasjoner for å drive et roterende verktøy, slik som f.eks. et skjæreverktøy utformet for å male gjennom foringsrør og/eller bore inn i en formasjon. Slike nedhullsmotorer kan føres ned i brønnhullet som en del av en bunnhullsanordning som omfatter andre komponenter posisjonert over og under motoren. Med mindre rotoren er "låst" for å hindre den fra å rotere i forhold til statoren, er relativ rotasjon av bunnhullsanordningens komponenter over og under motoren mulig. Slik relativ rotasjon er f.eks. uønsket når komponentene i bunnhullsanordninger som befinner seg under motoren, må orienteres riktig og forankres på plass før fresing eller boring påbegynnes.

WO 01/07749 A1 beskriver en låsbar motorenhet for bruk i et brønnhull, omfattende en PDM-motor som har en rotor, en stator og et låseelement.

Motoren nede i borehullet kan f.eks. være en del av en sideboringsenhet utformet for å bore et avvikende, og noen ganger horisontalt, sidebrønnhull fra et hovedbrønnhull. En slik sideboringsenhet, vist og beskrevet i US-patentsøknad nr. 09/303,049, inngitt 30. april 1999 og med tittel "One-Trip Milling System", som herved inkorporeres ved referanse. En sideboringsenhet kan f.eks. omfatte en boringsenhet som innbefatter et skjæreverktøy, en ledekile og en hydraulisk settbar ankeranordning eller pakningsanordning, som alle er anordnet under motoren. Under drift blir sideboringsenheten senket ned i brønnhullet, ledekilen blir vinkelmessig orientert og ankeret eller pakningen blir satt. Skjæreverktøyet blir så rotert av motoren og ledet langs ledekilden mens boringsenheten beveger seg nedover i hovedbrønnhullet. Ledekilen har en rampeformet eller hellende overflate på hvilken skjæreverktøyet blir avbøyd i retning av sidebrønnhullet mens skjæreverktøyet beveges nedover. I et foret brønnhull tvinger f.eks. ledekilerampen skjæreverktøyet radialt utover slik at skjære-overflatene til verktøyet kommer i kontakt med foringsrøret og freser et langsgående vindu gjennom dette. Ledekilerampen tvinger videre bæreverktøyet radialt utover slik at skjæreverktøyet blir posisjonert fullstendig utenfor brønnforingsrøret, for derved å fullføre vinduet. Sidebrønnen blir boret gjennom dette vinduet ut i formasjonen.

For å kutte foringsrørvinduet på riktig sted er det følgelig kritisk å vinkelorientere ledekilen riktig i hovedbrønnhullet slik at ledekilerampen vender i den ønskede retning. Det hydraulisk tettbare anker eller den hydraulisk settbare pakning må så settes for å holde ledekilens ønskede orientering. For hydraulisk å sette ankeret eller pakningen blir borefluid forskjøvet gjennom bunnhullsanordningen, innbefattende motoren. Denne fluidforskyvningen vil drive motoren under settingsprosedyren, som derved vil rotere ledekilen ut av riktig vinkelorientering. Denne ulempen har i alvorlig grad begrenset bruken av nedhullsmotorer til slike anvendelser. Det finnes derfor et behov for en nedhullsmotorenhet som kan "låses" midlertidig mens bunnhullsanordningen blir ført inn i brønnhullet, orientert og satt i posisjon, og deretter selektivt "frigjort" for drift.

Selv om en lav strømningshastighet med fluid er tilstrekkelig for hydraulisk setting av et anker eller en pakning under motoren, kan overflatepumpene videre være utformet for å forskyve fluid ved borestrømningshastigheten uten noen strømnings-innsnevring. Fluidforskyvning ved borestrømningshastigheten vil ha en tendens til å drive en ulåst motor og kan være tilstrekkelig til å frigjøre en midlertidig låst motor. Det finnes derfor et behov for en motorenhet nede i borehull som midlertidig begrenser strømningshastigheten til fluid gjennom den låste motor under settingsprosedyren.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Hovedtrekkene ved oppfinnelsen fremgår av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en låsbar motorenhet for bruk i et brønnhull, som omfatter en stator, en rotor som er roterbart montert inne i statoren og en selektivt fjern bar strømningsbegrensningsanordning. I en utførelsesform omfatter den låsbare motorenhet videre en selektiv løsbar holdeanordning for å hindre rotasjon av rotoren i forhold til statoren. I en utførelsesform omfatter holdeanordningen et skjærorgan. Denne holdeanordningen kan selektivt frigjøres ved hjelp av differensialtrykk eller ved hjelp av en mekanisk kraft. Enheten kan videre omfatte en sliss for å tillate fjerning av en del av holdeanordningen etter frigjøring. I forskjellige utførelsesformer omfatter begrensningsanordningen en dyse, et rør, en åpning, en sikt, en ventil eller en kombinasjon av disse. Begrensningsanordningen kan selektivt fjernes ved hjelp av mekanisk kraft. Enheten kan videre omfatte en drivaksel anordnet mellom rotoren og en inn retning som skal drives av den låsbare motorenheten. I en utførelsesform omfatter enheten videre en dyse anordnet inne i en fluidpassasje som strekker seg gjennom den låsbare motorenheten.

I henhold til et annet aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse et system for bruk i et brønnhull som omfatter en låst motor som inneholder en fluidpassasje, idet motoren er selektivt frigjørbar, og en selektivt fjernbar strømningsbegrensnings-anordning i fluidkommunikasjon med fluidpassasjen. I en utførelsesform hindrer strømningsbegrensningsanordningen den låste motor fra frigjøring når et fluid strømmer gjennom fluidpassasjen. I forskjellige utførelsesformer kan motoren være en PDM-motor, en motor av viftetypen eller en turbinmotor, og motoren kan også ha mulighet til retningsboring.

I henhold til nok et annet aspekt angår foreliggende oppfinnelse et system for boring av en sidebrønn fra en hovedbrønn, omfattende en låst motor nede i hullet, som omfatter en fluidpassasje, idet motoren selektivt kan frigjøres; en strømnings-begrensningsanordning i fluidkommunikasjon med fluidpassasjen der strømnings-begrensningsanordningen er selektivt fjernbare, et skjæreverktøy operativt koplet til motoren; en ledekile som er løsbart forbundet med skjæreverktøyet; og et anker koplet til ledekilen. I forskjellige utførelsesformer kan motoren være en PDM-motor, en motor av vingetypen eller en turbinmotor, og motoren kan også ha mulighet til retningsboring. I en utførelsesform omfatter skjæreverktøyet en PDC-borkrone. Borkronen kan være i stand til å frese gjennom et foringsrør i hovedbrønnen og bore sidebrønnen.

I henhold til nok et annet aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte til boring av et sidebrønnhull fra et hovedbrønnhull, som omfatter å føre en enhet som innbefatter et anker, en ledekile, et skjæreverktøy, en låst motor og en strømningsbegrensningsanordning inn i hovedbrønnhullet, å orientere ledekilen mens motoren er låst; å sette ankeret mens motoren er låst; å selektivt fjerne strømnings-begrensningsanordningen; selektivt å frigjøre motoren; og å drive motoren for å rotere skjæreverktøyet til å kutte et vindu gjennom et foringsrør i hovedbrønnhullet. I en utførelsesform omfatter fremgangsmåten videre å fortsette å bore sidebrønnhullet med skjæreverktøyet. I en annen utførelsesform omfatter fremgangsmåten retningsboring av et sidebrønnhull inn i formasjonen med skjæreverktøyet. Fremgangsmåten kan videre utføres i en enkelt innkjøring.

I henhold til nok et annet aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for boring av et vindu gjennom et foringsrør i et brønnhull som strekker seg inn i en formasjon, omfattende å føre et anker, en ledekile, en motor, en strømnings-begrensningsanordning og et skjæreverktøy inn i brønnhullet; å orientere ledekilen; å føre en fluidstrøm gjennom motoren og strømningsbegrensningsanordningen for å skape et første differensialtrykk som er tilstrekkelig til å sette ankeret uten å rotere motoren; selektivt å fjerne strømningsbegrensningsanordningen; og å føre en fluid-strøm gjennom motoren for å skape et annet differensialtrykk som er tilstrekkelig til å drive motoren for å rotere skjæreverktøyet og kutte ut vinduet. I en utførelsesform er motoren låst ved det første differensialtrykk og ulåst ved det annet differensialtrykk, og i en annen utførelsesform er motoren selektivt frigjørbar etter at strømnings-begrensningsanordningen er funnet.

I henhold til nok et annet aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte til anvendelse av en motor nede i et brønnhull, som omfatter å føre ned-hullsmotoren og en strømningsbegrensningsanordning inn i brønnhullet; å føre en fluidstrøm gjennom motoren og strømningsbegrensningsanordningen for å skape et første differensialtrykk som er tilstrekkelig til å drive en nedstrømsanordning uten å rotere motoren; selektivt å fjerne strømningsbegrensningsanordningen; og å føre en fluidstrøm gjennom motoren for å skape et annet differensialtrykk som er tilstrekkelig til å drive motoren.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en skjematisk skisse, delvis i tverrsnitt, av et eksempel på et driftsmiljø foren låseenhet for en brønnhullsmotor, som skisserer en bunnhullsanordning som blir senket ned i et brønnhull som strekker seg inn i en hydrokarbonførende undergrunnsformasjon; Fig. 2 er et forstørret sideriss i tverrsnitt av den øvre del av en utførelsesform av en låsbar brønnhullsmotor; Fig. 3 er et forstørret sideriss i tverrsnitt av den nedre del av den låsbare brønn-hullsmotor på fig. 2; Fig. 4 er et sideriss i delvis tverrsnitt av en utførelsesform av et skjæreverktøy og en ledekile tilpasset en låseenhet for en brønnhullsmotor; Fig. 5 er et forstørret sideriss i tverrsnitt av en koplingsanordning med en utførelsesform av en begrensningsanordning anordnet i denne, innrettet for en låseenhet for en brønnhullsmotor; og Fig. 6 er et skjematisk sideriss i tverrsnitt av et eksempel på et driftsmiljø, som skisserer et skjæreverktøy som kutter et vindu gjennom foringsrøret i et hovedbrønn-hull.

BETEGNELSER OG NOMENKLATUR

Visse uttrykk er brukt i den følgende beskrivelse og i kravene for å referere til spesielle sammenstillingskomponenter. Dette dokumentet har ikke til hensikt å skjelne mellom komponenter som har forskjellig navn, men ikke forskjellig funksjon. I den følgende beskrivelse og i patentkravene blir uttrykkene "innbefattende" og "omfattende" brukt på en åpen måte og skal derfor tolkes til å bety "innbefattende, men ikke begrenset til ...".

Referanse til opp eller ned vil bli gjort for beskrivelsesformål der "opp", "øvre" eller "oppstrøms" betyr mot jordoverflaten og hvor "ned", "nedre" eller "nedstrøms" betyr mot bunnen av hovedbrønnhullet eller sidebrønnhullet.

DETALJERT BESKRIVELSE

Fig. 1 skisserer skjematisk et driftsmiljø for en utførelsesform av en låseenhet for en brønnhullsmotor, beskrevet mer detaljert nedenfor. Som skissert er en borerigg 110 anordnet på jordoverflaten 105 i nærheten av et hovedbrønnhull 120 som trenger gjennom en undergrunnsformasjon F for det formål å utvinne hydrokarboner. I det minste den øvre del av hovedbrønnhullet 120 kan være foret med et foringsrør 125

som er sementert 130 på plass mot formasjonen F på konvensjonell måte. Boreriggen 110 omfatter et tårn 112 med et riggdekk 114 og en borestreng 118, slik som skjøterør eller f.eks. oppkveilingsrør som strekker seg ned i brønnhullet 120 gjennom riggdekket 114. Borestrengen 118 understøtter et eksempel på en sideboringsenhet 100 som så blir senket ned til en forutbestemt dybde i brønnhullet 120 for å utføre sideborings-operasjonen. Boreriggen 110 er konvensjonell og innbefatter derfor en motordrevet vinsj og annet tilknyttet utstyr for å forlenge borestrengen 118 ned i brønnhullet 120 for å posisjonere bunnhullsanordningen 100 ved den ønskede dybde.

Ved sideboring blir en utgang, slik som et vindu, kuttet i foringsrøret 125, og så blir et sidebrønnhull boret gjennom utgangen i en vinkel til hovedbrønnhullet 120. Bunnhullsanordningen 100 kan ha en lang rekke forskjellige former. I den utførelses-form som er skissert å fig. 1, som innbefatter en låseanordning for en brønnhullsmotor, omfatter bunnhullsanordningen 100 et anker 140, slik som en broplugg, en pakning eller en annen festeanordning koplet til den nedre ende av en ledekile 150 som har en avskrådd overflate 155; en boringsenhet 101 som er løsbart forbundet med ledekilen 150; og en fleksibel slange 180 koplet mellom boringsenheten 101 og ledekilen 150.1 en utførelsesform omfatter boringsenheten 101 et skjæreverktøy 160, en stabiliseringsmodul 170 og en motor 200. Skjæreverktøyet 160 er løsbart festet til den øvre ende av ledekilen 150 ved hjelp av et lett brekkbart forbindelsesorgan 165, og den fleksible slange 180 forbinder skjæreverktøyet 160 og ledekilen 150 for å tilveiebringe en fluidpassasje for festing av ankeret 140 eller for å utføre andre brønnhullsfunk-sjoner. Hvis boringsenheten 101 skal brukes til retningsboring, virker stabiliseringsmodulen 170 til å holde boringsenheten 101 konsentrisk i hovedbrønnhullet 120. Det kan imidlertid være anvendelser hvor en stabiliseringsmodul 170 ikke er nødvendig, og under slike omstendigheter kan et glatt motorhus brukes i stedet. En låst motor 200 som er selektivt frigjørbar, er også operativt forbundet med skjæreverktøyet 160. Ytter-lige komponenter kan være tilveiebrakt som en del av bunnhullsanordningen 100.

Fig. 2 og 3 skisserer forstørrede sideriss i tverrsnitt av henholdsvis de øvre og nedre deler av et eksempel på en låsbar PDM-brønnhullsmotor, generelt betegnet med 200. Som en vanlig fagkyndig på området lett vil forstå, kan prinsippene bak låse-anordningen for brønnhullsmotoren som er beskrevet her, også anvendes på andre typer brønnhullsmotorer, slik som turbinmotorer eller motorer av vingetypen f.eks. PDM-motoren 200 er skissert i den låste stilling og omfatter en kraftseksjon 210, en koplingsenhet 230, en drivaksel 240, en lagerenhet 250, en holdeanordning 260 og en fluidpassasje 270 som strekker seg fra en øvre ende 202 av motoren 200 til en nedre ende 204 av motoren 200. API-forbindelser 206, 208 er anordnet ved endene 202, 204 av motoren 200 for å forbinde motoren 200 med andre komponenter, slik som borestrengen 118 på den øvre ende 202 og stabiliseringsmodulen 170, skjæreverktøyet 160 eller en annen komponent i boringsenheten 101 på den nedre ende 204.

Kraftseksjonen 210 er den del av motoren 200 som omformer hydrauliske hestekrefter til mekaniske hestekrefter for å drive skjæreverktøyet 160, og omfatter en rotor 212 som er roterbart montert i en ytre stator 214. Rotoren 212 er formet som en spiral som danner flere fliker 216 og kan ha en aksial boring 218 gjennom rotoren i fluidforbindelse med fluidpassasjen 270 for å overføre hydraulisk trykk til en innretning som befinner seg under motoren 200, slik som f.eks. ankeret 140.1 en utførelsesform er en dyse 220 anbrakt inne i den aksiale boring 218 i rotoren 212. Dysen 220 blir vanligvis brukt for å tillate tilstrekkelig fluidstrømning gjennom den aksiale boring 218 til å f.eks. feste ankeret 140, men også for å begrense fluidstrømningshastigheten når motoren 200 er frigjort og operativ. Hvis motoren 200 var en turbin eller en motor av vingetypen, f.eks., tillater det gjennomstrømning selv i den låste stilling, idet en aksial boring 218 gjennom rotoren 212 ikke er nødvendig for å feste ankeret 140, men likevel kan boringen være ønskelig for å tillate fluidstrømning gjennom den låste motor 200 for andre funksjoner, slik som kjøling av skjæreverktøyet 160 eller for fjerning av f.eks. borekaks.

Statoren 214 er et rørformet organ foret med en elastomerforbindelse 222 som er utformet som en spiral i fliker 224 som stemmer overens med flikene 216 til rotoren 212. Type elastomerforbindelse 222 kan variere avhengig av borefluidtype og tempe-raturer i brønnhullet 120. Antallet statorfliker eller statorlober 224 overskrider typisk antallet rotorfliker eller rotorlober 216 med én. Flere lober 216, 224 gir generelt høyere torsjon og lavere hastighet, mens færre lober 216, 224 gir høyere hastighet og lavere torsjon.

Koplingsenheten 230 er festet mellom rotoren 212 og drivakselen 240. Når motoren 200 er ulåst og operativ, overfører koplingsenheten 230 rotasjonsmessig torsjon og hastighet fra rotoren 212 til drivakselen 240 for å rotere skjæreverktøyet 160. Koplingsenheten 230 omformer også den eksentriske bevegelse av rotoren 212 til den konsentriske bevegelse av drivakselen 240.

Som skissert på fig. 3 er drivakselen 240 understøttet av en lagerenhet 250, som igjen overfører skyv- og rotasjons-kraft til skjæreverktøyet 160. Et lagerhus 252 er forbundet med statoren 214 og til ytre radiallagre 256 som omslutter indre radiallagre 254.1 en utførelsesform utgjør de indre radiallagre 254 en gjengeforbindelse 258 med drivakselen 240. Lagerenheten 250 kan være forseglet eller åpen på vanlig måte. Hvis lagerenheten 250 vanligvis er åpen, kan det være ønskelig å tilveiebringe midlertidig tetning av lagrene 254, 256 ved innstilling av et verktøy som befinner seg under motoren 200, slik som f.eks. ankeret 140. De midlertidige lagertetningene kan f.eks. være O-ringpakninger 259 som raskt blir ødelagt ved rotasjon de indre radiallagre 254

i forhold til de ytre radiallagre 256.

Holdeanordningen 260 er innrettet for å låse drivakselen 240 og dermed løsbart å fiksere rotoren 212 i motoren 200 rotasjonsmessig i forhold til statoren 214.1 en utførelsesform strekker holdeanordningen 260 seg mellom de indre radiallagre 254 og de ytre radiallagre 256, og blir holdt inne ved hjelp av rørplugger 262. Holdeanordningen 260 kan innbefatte én eller flere skjærelementer, slik som f.eks. én eller flere skjærbolter eller en skjærring som vil briste når en forutbestemt kraft blir påtrykt. I en utførelsesform, som skissert på fig. 3, er holdeanordningen 260 en skjærbolt. En sliss 264 kan også være anordnet for å muliggjøre fjerning av en del av holdeanordningen 260 når den er kuttet, for å frigjøre motoren 200.

Det vises nå til fig. 4 hvor det er vist en skjematisk skisse i tverrsnitt av et eksempel på et skjæreverktøy 160 som er løsbart forbundet med et skjørt koplingsorgan 165 til et utførelseseksempel av en ledekile 150. Som tidligere beskrevet kan skjære-verktøyet 160 være forbundet direkte med motoren 200 eller kan være atskilt fra motoren 200 ved hjelp av en stabiliseringsmodul 170 eller andre komponenter i boringsenheten 101.1 en utførelsesform er skjæreverktøyet 160 en PDC-fres som er i stand til å frese et vindu gjennom foringsrøret 125 i hovedbrønnhullet 120 så vel som å bore inn i formasjonen F. Den fleksible slangen 180 er ved sin øvre ende forbundet med skjæreverktøyet 160 ved hjelp av en koplingsanordning 182 og en slangeadapter 184 for derved å opprette fluidkommunikasjon mellom en strømningsboring 168 i skjæreverktøyet 160 og den fleksible slange 180. Den fleksible slange 180 er ved sin nedre ende koplet til ledekilen 150 ved hjelp av en koplingsanordning 300 som omfatter en begrensningsanordning 350, beskrevet mer detaljert i forbindelse med fig. 5. Strømningsboringen 168 i skjæreverktøyet er i fluidkommunikasjon med fluidpassasjen 270 i motoren 200, slik at den fleksible slange 180 danner en fluidpassasje for setting av ankeret 140 eller for å utføre andre nedstrømsfunksjoner før holdeanordningen 260 er blitt frigjort. Når bunnhullsanordningen 100 blir ført inn i brønn-hullet 120 med motoren 200 låst, kan derfor fluidtrykk tilføres gjennom den fleksible slange 180 for å sette ankeret 140.

Fig. 5 skisserer et forstørret sideriss i tverrsnitt av et eksempel på en koplingsanordning 300 for å forbinde den fleksible slange 180 med ledekilen 150 som en del av låseenheten for brønnhullsmotoren. Som vanlig fagkyndige på området vil forstå, kan koplingsanordningen 300 ha en lang rekke forskjellige former. I en utførelsesform er koplingsanordningen 300 L-formet vist med klemringer 310 og en mutter 315 for tilkopling til den fleksible slange 180 og gjengene 320 for tilkopling til ledekilen 150. Koplingsanordningen 300 innbefatter en indre strømningspassasje 305 som tillater fluidtrykk å bli kommunisert til komponenter i bunnhullsanordningen 100 som er posisjonert under ledekilen 150, slik som f.eks. ankeret 140.

En selektivt fjernbar begrensningsanordning 350 kan være anordnet inne i den indre strømningspassasje 305 i tilkoplingsanordningen 300.1 en utførelsesform er begrensningsanordningen 350 en sylinder som har en liten, indre diameter 355 som begrenser strømningen av fluid gjennom den indre strømningspassasje 305. Fordi den indre strømningspassasje 305 er i fluidkommunikasjon med den fleksible slange 180, strømningsboringen 168 i skjæreverktøyet og fluidpassasjen 270 gjennom motoren 200, begrenser begrensningsanordningen 350 strømningen av fluid gjennom hele bunnhullsanordningen 100.1 en utførelsesform gir begrensningsanordningen 350 en større strømningsreduksjon enn dysen 220 som er anordnet i den aksiale boring 218 i motoren 212, og begrensningsanordningen 350 er dimensjonert for å gi en tilstrekkelig fluidstrømningshastighet gjennom denne til f.eks. å sette ankeret 140. Eventuelt tjener begrensningsanordningen 350 til hovedsakelig å utbalansere det hydrauliske trykk over og under statoren 214 i den låste motor 200 ved å begrense strømningen gjennom den aksiale boring 218 i motoren 212. Begrensningsanordningen 350 sikrer også at holdeanordningen 260 ikke for tidlig kuttes når fluidtrykk blir tilført for å sette ankeret 140 eller andre verktøy som befinner seg under den låste motoren 200. Som vanlig fagkyndig på området lett vil innse, kan begrensningsanordningen 350 omfatte en lang rekke strukturer, slik som f.eks. en dyse, et rør, en åpning, en sil, en ventil eller en kombinasjon av disse. Selv om begrensningsanordningen 350 videre er skissert inne i koplingsanordningen 300, kan begrensningsanordningen 350 være plassert andre steder nedstrøms for motoren 212 for derved i det vesentlige å utbalansere det hydrauliske trykk over og under og statoren 214. For eksempel kan en alternativ begrensningsanordning 350 bestå av en dyse som befinner seg inne i slange-adapteren 184 som forbinder den fleksible slange 180 med skjæreverktøyet 160.1 en annen utførelsesform kan begrensningsanordningen 350 omfatte en fjernstyrt strømningsreguleringsventil som delvis lukkes for å skape begrensningen og åpnes fullstendig for å fjerne begrensningen.

Under drift, mens sideboringsenheten 100 blir senket ned i hovedbrønnhullet 120 ved hjelp av borestrengen 118 som vist på fig. 1, og deretter mens ledekilen 150 blir orientert og ankeret 140 blir satt, er motoren 200 låst. I en utførelsesform blir bunnhullsanordningen 100 senket ned på et brønnreferanseorgan som tidligere er blitt installert ved en forut bestemt posisjon i det forede hovedbrønnhull 120 for etter-følgende brønnoperasjoner. Et eksempel på et brønnreferanseorgan er vist og beskrevet i PCT-søknad nr. PCT/US01/16442, inngitt 18. mai 2001, som herved inkorporeres ved referanse. Den skrånende overflaten 155 på ledekilen 150 blir så orientert ved hjelp av konvensjonelle metoder i den ønskede retning av sidebrønnhullet som vil bli boret, slik at skjæreverktøy 160 kan frese et vindu i foringsrøret 125. Når ledekilen 150 er riktig orientert, kan borefluid pumpes gjennom borestrengen 118 og inn i bunnhullsanordningen 100 for å sette ankeret 140. Under settingsprosedyren blir strømningshastigheten og dermed differensialtrykket til borefluidet, regulert ved hjelp av begrensningsanordningen 350. Holdeanordningen 260 bør være utformet slik at den kraft som er nødvendig for å kutte den, er betydelig høyere enn eventuelle torsjonskrefter som skapes av det differensialtrykk som er nødvendig for å sette ankeret 140, for derved å sikre at motoren 200 ikke frigjøres for tidlig. Når ankeret 140 er satt, og når dette blir bekreftet ved å påtrykke en vertikal belastning på ankeret 140, kan motoren 200 frigjøres.

For å frigjøre brønnhullsmotoren 200, må begrensningsanordningen 350 fjernes, og holdeanordningen 260 må frigjøres. Fjerning av begrensningsanordningen 350 kan utføres ved f.eks. å heve boringsenheten 101 inn i brønnhullet 120 for å kutte det skjøre forbindelsesorgan 165 og derved frigjøre skjæreverktøyet 160 fra ledekilen 150. Heving av boringsenheten 101 vil også bryte forbindelsen mellom skjære-verktøyet 160 og den fleksible slange 180 for derved effektivt å fjerne begrensningsanordningen 350 fra fluidstrømningsbanen. Når begrensningsanordningen 350 er fjernet, kan fluidstrømningshastigheten og dermed differensialtrykket i motoren 200 økes betydelig inntil en tilstrekkelig kraft blir generert til å kutte holdeanordningen 260 og derved frigjøre rotoren 212 fra statoren 214. Alternativt kan holdeanordningen 260 kuttes ved midlertidig å kile skjæreverktøyet 160 mellom den øvre ende av ledekilen 150 og foringsrøret 125 og rotere borestrengen 118 for derved å påtrykke den torsjonskraft som er nødvendig for å bryte holdeanordningen 260. Slissen 264 sørger for at en del av holdeanordningen 260 faller ut av lagerenheten 250 når den er blitt kuttet, for å frigjøre motoren 200. Rotoren 212 er da fri til å rotere inne i statoren 214 for å drive motoren.

Når strømningshastigheten og det hydrauliske trykket til borefluidet som strømmer gjennom boringsenheten 101, øker, blir motoren 200 aktivert til å rotere skjæreverktøyet 160. Skråflaten 155 på ledekilen 150 avbøyer skjæreverktøyet 160 mot den indre overflate av foringsrøret 125 når boringsenheten 101 blir senket ned i brønnhullet 120. Skråflaten 155 på ledekilen tvinger skjæreverktøyet 160 radialt utover slik at skjæreflatene på verktøyet 160 kommer i inngrep med foringsrøret 125 og freser et langsgående vindu gjennom dette. Skråflaten 155 på ledekilen tvinger videre skjæreverktøyet 160 radialt utover slik at skjæreverktøyet 160 blir posisjonert fullstendig utenfor foringsrøret 125 i brønnhullet, for derved å fullføre vinduet.

Fig. 6 er et skjematisk sideriss i tverrsnitt som skisserer skjæreverktøyet 160 som kutter et vindu gjennom foringsrøret 125. Når vinduet er blitt skåret ut, kan skjæreverktøyet 160 fortsette å bore gjennom sementen 130 som omgir foringsrøret 125, og så bore et forboringshull 127 for å påbegynne sidebrønnhullet, som skissert. Bunnhullsanordningen 100 kan så senkes, orienteres, settes i posisjon, og skjære-verktøyet 160 kan brukes til å kutte et vindu i foringsrøret 125 og bore et forboringshull for å påbegynne sidebrønnhullet, alt i en eneste kjøring inn i hovedbrønnhullet 120.

I en utførelsesform fortsetter skjæreverktøyet 160 boringen forbi forboringshullet og inn i formasjonen F. Hvis skjæreverktøyet 160 er en PDC-fres eller et skjære-verktøy av en annen type som er utformet for å frese foringsrør og bore i formasjoner, kan boringsenheten 101 brukes til å fortsette boringen av sidebrønnhullet til den ønskede dybde. I en utførelsesform har motoren 200 også evne til retningsboring. Følgelig kan alle de trinn som er nødvendig for å bore et sidebrønnhull eller for retningsboring av et sidebrønnhull utføres i en enkelt kjøring inn i hovedbrønnhullet 120.

Når en boreoperasjon er ferdig, kan boringsenheten 101 trekkes opp til overflaten. Når motoren 200 er på overflaten, kan den tilbakeføres til den låste stilling ved å skifte ut holdeanordningen 260 og begrensningsanordningen 350 som en del av en ny låseenhet for en brønnhullsmotor.

Den foregående beskrivelse av spesielle utførelsesformer av låseenheten for brønnhullsmotoren som innbefatter brønnhullsmotoren 200, holdeanordningen 260 og begrensningsanordningen 350, samt systemene og fremgangsmåtene for å bore et sidebrønnhull fra et hovedbrønnhull 120, er blitt presentert for å illustrere og beskrive, og er ikke ment å være uttømmende eller å begrense låseenheten og fremgangsmåtene til de nøyaktige utførelsesformer som er beskrevet. Det er opplagt at mange andre modifikasjon og varianter er mulige. Spesielt kan den type bunnhullsanordning 100 eller de spesielle komponenter som utgjør bunnhullsanordningen 100, varieres. Motortypen 200, type holdeanordning 260, type begrensningsanordning 350 og type skjæreverktøy 160 kan varieres. For eksempel kan motoren 200 omfatte en motor av turbintypen eller en motor av vingetypen. Begrensningsanordningen 350 kan omfatte en fjernstyrt reguleringsventil som delvis lukkes for å skape begrensningen og åpnes fullstendig for å fjerne begrensningen. Mange andre varianter er mulige.

Selv om forskjellige utførelsesformer er blitt vist og beskrevet her, kan følgelig modifikasjoner gjøres av fagkyndige på området uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. De utførelsesformer som er beskrevet her, er kun eksempler og er ikke ment å være begrensende. Mange varianter, kombinasjoner og modifikasjoner av oppfinnelsen som er beskrevet her, er mulige og er innenfor oppfinnelsens ramme.

De forskjellige beskrivelser av utførelsesformer som er beskrevet her, kan anvendes separat eller i en hvilken som helst egnet kombinasjon for å frembringe ønskede resultater. Beskyttelsesomfanget er følgelig ikke begrenset av den ovenfor gitte beskrivelse, men er definert av de følgende patentkrav som innebefatter alle ekvivalenter av innholdet i kravene.

Claims

1. Låsbar motorenhet for bruk i et brønnhull, omfattende en stator (214) og en rotor (212) roterbart montert inne i statoren (214)karakterisert veden selektivt fjern ba r strømningsbegrensningsanordning (350) som er selektivt fjernbar mens den låsbare motorenheten befinner seg i brønnhullet.

2. Låsbar motorenhet ifølge krav 1, videre omfattende en gjennomgående fluidpassasje (270).

3. Låsbar motorenhet ifølge krav 2, hvor fluidpassasjen (270) strekker seg gjennom rotoren (212).

4. Låsbar motorenhet ifølge krav 2, hvor strømningsbegrensningsanordningen (350) er i fluidkommunikasjon med fluidpassasjen (270).

5. Låsbar motorenhet ifølge krav 2, videre omfattende en dyse (220) anbrakt inne i fluidpassasjen (270).

6. Låsbar motorenhet ifølge krav 4, hvor strømningsbegrensningsanordningen (350) tillater en fluidstrømningshastighet gjennom denne som er tilstrekkelig til å drive minst én nedstrøms innretning uten å rotere rotoren (212).

7. Låsbar motorenhet ifølge krav 4, videre omfattende en selektiv løsbar holdeanordning (260) for å hindre rotasjon av rotoren (212) i forhold til statoren (214).

8. Låsbar motorenhet ifølge krav 7, hvor strømningsbegrensningsanordningen (350) hindrer frigjøring av holdeanordningen (260) når et fluid strømmer gjennom fluidpassasjen (270).

9. Låsbar motorenhet ifølge krav 7, hvor strømningsbegrensningsanordningen (350) tillater en fluidstrømningshastighet gjennom denne som er tilstrekkelig til å drive minst én nedstrøms innretning uten å frigjøre holdeanordningen (260).

10. Låsbar motorenhet ifølge krav 7, hvor holdeanordningen (260) blir selektivt frigjort ved hjelp av et forutbestemt differensialtrykk.

11. Låsbar motorenhet ifølge krav 1, hvor strømningsbegrensningsanordningen (350) er selektivt fjernbar ved hjelp av en mekanisk kraft.

12. Låsbar motorenhet ifølge krav 1, hvor strømningsbegrensningsanordningen (350) omfatter en dyse, et rør, en åpning, en sil, en ventil eller en kombinasjon av disse.

13. Låsbar motorenhet ifølge krav 1, hvor strømningsbegrensningsanordningen (350) hovedsakelig utbalanserer hydraulisk trykk over og under statoren.

14. Låsbar motorenhet ifølge krav 1, videre omfattende en drivaksel (240) anordnet mellom rotoren (212) og en innretning som skal drives av den låsbare motorenhet.

15. Låsbar motorenhet ifølge krav 1, videre omfattende en selektivt løsbar holdeanordning (260) for å hindre rotasjon av rotoren (212) i forhold til statoren (214).

16. Låsbar motorenhet ifølge krav 15, hvor holdeanordningen (260) kan frigjøres selektivt ved hjelp av en mekanisk kraft.

17. Låsbar motorenhet ifølge krav 15, hvor holdeanordningen (260) kan frigjøres selektivt ved hjelp av et forutbestemt differensialtrykk.

18. Låsbar motorenhet ifølge krav 15, hvor holdeanordningen (260) omfatter et skjærorgan.

19. Låsbar motorenhet ifølge krav 15, videre omfattende en slisse (264) for å mulig-gjøre fjerning av en del av holdeanordningen (260) etter frigjøring.

20. Fremgangsmåte for selektiv frigjøring av en brønnhullsmotor (200) i et brønn-hull, omfattende trinn med å føre en fluidstrøm gjennom motoren (200) og strømnings-begrensningsanordningen (350) for å skape et første differensialtrykk som er til strekkelig til å operere en nedstrøms innretning uten å rotere motoren (200),karakterisert vedfølgende trinn: selektivt å fjerne strømningsbegrensningsanordningen (350) i brønnhullet, og å føre en fluidstrøm gjennom motoren (200) for å skape et annet differensialtrykk tilstrekkelig til å drive motoren (200).

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20, hvor motoren (200) er låst ved det første differensialtrykk og ulåst ved det annet differensialtrykk.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21, hvor motoren (200) selektivt kan frigjøres etter at strømningsbegrensningsanordningen (350) er fjernet.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 21, hvor motoren (200) blir låst opp ved å frigjøre en holdeanordning (260).

24. Fremgangsmåte ifølge krav 21, videre omfattende trinnet med å føre en fluid-strøm gjennom motoren (200) for å skape et tredje differensialtrykk som er tilstrekkelig til å frigjøre motoren (200).

25. Fremgangsmåte ifølge krav 21, videre omfattende trinnet med å påføre en mekanisk kraft på motoren (200) som er tilstrekkelig til å frigjøre motoren (200).