NO862615L - Foringsroer-kopling. - Google Patents

Description

Foreliggende onpfinnelse har befatning med en anordning

for sammenkopling av en ny foringsrørseksjon med et gammelt foringsrør i en olje- og gassbrønn, og avtetting av den opp-rettede skjøt. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en foringsrørkopling for sammenføying av to foringsrørseksjoner og avtetting av de to seksjoner under rådende, høye temperaturer og trykk.

En foringsrørkopling anvendes for sammenføying og avtetting av to foringsrørstrenger, vanligvis av samme diameter,

i en brønn, eksempelvis en olje- eller gassbrønn. I løpet av en viss tid kan et brønnrør erodere og beskadiges til det ubrukelige grunnet ugunstige brønnforhold osv. I mange til-feller er det mulig å fjerne den øvre del av det beskadigede foringsrør ved anvendelse av et konvensjonelt brønnrør-kappingsverktøy og forbinde en ny foringsrørseksjon med det gamle foringsrør ved hjelp av en rørkopling. I andre til-feller kan et foringsrør fastkiles under nedføring i brønnen,

og det vil da være nødvendig å fjerne den øvre del av det fastkilte foringsrør og tilkople en ny foringsrørseksjon ved bruk av en brønnrørkopling, for å kunne fortsette normal drift. Videre kan det forekomme at et foringsrør blir forseglet, og

at det senere kan være ønskelig å gjenåpne brønnen. Dette kan gjennomføres ved å kappe foringsrøret under pakningen og på-montere en ny foringsrørseksjon. I hvert tilfelle er det nød-vendig at det nye foringsrør blir tettsluttende forbundet med den øvre ende av det gamle foringsrør, og dette er funksjonen ved en foringsrørkopling.

Foringsrørpakningen ifølge foreliggende oppfinnelse er konstruert for opprettelse av en tettsluttende og fast forbindelse mellom to foringsrørseksjoner. Foringsrørkoplingen kan anvendes under vidt forskjellige, ugunstige brønnforhold, så-som høye temperaturer og høye trykk. Foringsrørkoplingen i-følge oppfinnelsen omfatter en ytterseksjon som kan innpasses over det gamle foringsrør og styre koplingen på plass, en låsekileanordning som aktiveres ved oppadgående bevegelse av ytterseksjonen, for tett sammenkopling av de to foringsrør-seksjoner, og en pakningsinnretning som skyves oppad av ytterseksjonen for avtetting av forbindelsen mot fluidumstrykktap

ved koplingen, selv ved rådende, høye trykk og temperaturer.

En rørforlengelse forbinder den nye foringsrørseksjon med den gamle seksjon. Den nye rørseksjon benyttes for plassering og montering av foringsrørkoplingen. Kileanordningen omfatter et sammentrekkbart kile-element og en kileskål som tjener for omgriping av det eksisterende foringsrør ved innbyrdes bevegelse under påvirkning av en strekk-kraft som overføres gjennom det nye foringsrør. Ved bevegelse av rørkoplingen vil ytterseksjonskiler gripe tak i rørkoplingens ytterseksjon og derved forbinde den nye foringsrørseksjon med den gamle foringsrørseksjon og forhindre løsgjøring av forbindelsen mellom de to foringsrør-seksjoner, f.eks. ved opphevelse av strekk-kraften som over-føres gjennom borstrengen.

Pakningsinnretningen ifølge foreliggende oppfinnelse aktiveres ved utøvelse av strekk-kraft mot den nye foringsrørsek-sjon, for opprettelse av en høytrykks- og høytemperaturs-avtetning og forebygge lekkasje ved koplingen. Pakningsinnretningen innbefatter en blyring som omslutter det gamle foringsrør inne i rørkoplingen, og minst én sylindrisk pak-

ning med en midtseksjon av deformerbart materiale og to endeseksjoner av trådduk. I én versjon kan blyringen og det deformerbare materiale utgjøre ett og samme element, men ved den foretrukne utførelsesform består det deformerbare materiale av gummi mens blyringen danner et separat element som er anbragt ovenfor den sylindriske pakning. Ved en annen utførelsesform er det anordnet en sylindrisk pakning både over og under blyringen. Ved aktivering av pakningsinnretningen, for komprimering av de to endeseksjoner av trådduk, vil tråddukseksjon-ene først sammenpresses og danne en lomme som opptar det deformerbare materiale, og deretter bevirke komprimering av det deformerbare materiale hvorved det opprettes en tett forsegling mellom foringsrørkoplingen og det gamle foringsrør. Ved fortsatt utøvelse av strekk-kraft mot den nye foringsrørseksjon vil blyringen komprimeres og danne en tett og primær forsegling mellom det indre av rørkoplingen og forlengelsen av den gamle foringsrørseksjon. Trådduken som anvendes i pakningen, har tilstrekkelig masse til å danne en massiv metallavtetning mellom innersiden av rørkoplingen og ytterveggen av det gamle forings-

rør etter å være komprimert under rørkoplingens bevegelse. Trådduken er fortrinnsvis fremstilt av rustfritt stål eller annet, korrosjonsbestandig metall. Det deformerbare materiale som likeledes er bestandig mot brønnfluider og høye temperaturer og trykk, kan bestå av fluorkarbongummi som har en forlengelse som er tilstrekkelig til at gummien uten å rives eller brytes, f.eks. en forlengelse av ca. 100% og fortrinnsvis noe over 150%. Som eksempel på gummi kan nevnes Viton 90 Duro, 150% forlengelse. Trådduken og det deformerbare materiale er fortrinnsvis sammenføyd under fremstillingen, eksempelvis ved liming eller pressing, og kan derved innmonteres sammen som ett element.

Bly har hittil vært brukt for opprettelse av tetnings-soner i foringsrørkoplinger, og er et foretrukket tetnings-materiale fordi det ikke påvirkes av fluider som normalt er tilstede i brønner. Under trykk vil bly kunne kaldpresses til den ønskede form for opprettelse av en tetning, og kommer sær-lig til nytte hvis det gamle foringsrør har en ru ytterflate. Men fordi det kan kaldpresses selv ved romstemperatur vil blyet, ved rådende, høye temperaturer og trykk, bringes til å flyte, og pakninger som består fullstendig av bly vil derfor tape sin effektivitet. Ifølge foreliggende oppfinnelse vil avtetningen som dannes av de sammenpressede tråddukseksjoner og det deformerbare materiale ved bevegelse av foringsrør-koplingen under påvirkning av strekk-kraft som overføres gjennom det nye foringsrør, forhindre at blyet flyter langs foringsrøret, og tillate anvendelse av bly som primærtetning, selv under høye temperaturer og trykk.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Figur la og lb viser snitt av foringsrørkoplingen ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 2 viser i større målestokk en detalj A ifølge figur 1. Figur 3 viser i større målestokk en detalj B ifølge figur 1.

Figur 4 viser et riss, delvis i snitt, av én versjon av høytrykksavtetningen ifølge oppfinnelsen.

Ved den foringsrørkopling ifølge oppfinnelsen som er vist

i tegningene, er detaljer ved den nye foringsrørseksjon utelatt, da tegningene primært har som oppgave å illustrere de nye trekk ved foringsrørkoplingen ifølge oppfinnelsen og fremgangsmåten for montering av denne.

Foringsrørkoplingen ifølge figur la og lb omfatter en ytterseksjon med en foringsrørforlengelse 11 som gjennom et koplingselement 12 er forbundet med en øvre overgangsdel 2 som kan sammenføyes, eksempelvis gjennom de viste gjenger, med en ny foringsrørseksjon, en ytterseksjon 1 og en nedre føring 3. Under anvendelse vil foringsrørkoplingen senkes og heves på vanlig måte ved hjelp av den nye foringsrørseksjon, for å plasseres i stilling og for overføring av strekk-kraft for aktivering av rørkoplingen. Den nedre føring 3 kan innpasses over den øvre del av et eksisterende foringsrør 20 i en brønn. To pakningsringer 10, eksempelvis konvensjonelle "polypacs"

som er innført i spor i innerveggen av den nedre føring 3, danner en nedre avtetning mellom foringsrøret 20 og den nedre føring 3. Det kan om ønskelig benyttes flere pakningsringer, forutsatt at friksjonen fra disse ringer ikke hindrer forings-rørkoplingen i å innskyves over foringsrøret 20.

Høytrykksavtetningen ifølge foreliggende oppfinnelse, som er vist i figur 4, omfatter en komprimerbar ring som er til-virket av tråddukselementer 7 på hver side av et deformerbart pakningselement 8 som kan bestå av gummi eller bly eller annet, komprimerbart materiale, og som er anordnet under en blyring 9. En andre, komprimerbar ring kan være anbragt ovenfor blyringen 9, som vist. Avtetningen, omfattende blyringen 9, trådduks-elementene 7 og pakningselementet 8, fastholdes i et maskin-bearbeidet parti i den nedre føring 3, som innbefatter et skulderparti 28 som muliggjør innskyving av rørkoplingen over foringsrøret 20.

Ytterseksjonen 1 opptar forbindelsesmidlene for fast-gjøring av den øvre ende av foringsrøret 20 til det nye foringsrør, eksempelvis gjennom rørforlengelsen 11 og kilesystemet ifølge oppfinnelsen. Forbindelsesmidlene omfatter et kilerør 4, en kileskål 5 og ytterseksjonskiler 6. Som det fremgår, er kilerøret 4 teleskopisk innmontert i kileskålen 5. Det er anordnet innbyrdes motsvarende og avtrappede skrå-flater eller låseflater henholdsvis 14 og 15 på kilerørets ytterside og kileskålens innerside, som forebygger bevegelse i den motsatte retning. Kilerøret 4 er utstyrt med en rekke langsgående slisser 22 som er fordelt langs rørperiferien for avgrensing av fliker 27, slik at den nedre ende av kilerøret 4 kan sammenpresses og omgripe foringsrøret 20. På innersiden av kilerøret 4 er det anordnet gjenger eller fortanninger 23 som medvirker til griping av foringsrøret 20. Den oppadgående bevegelse av kileskålen 5 i forhold til kilerøret 4 begrenses av et skulderparti 26 på yttersiden av gliderøret 4. Enden av rørforlengelsen 11 vil også begrense den oppadgående bevegelse av kilerøret 4 i foringsrørkoplingen.

Ytterseksjonskilene 6 omfatter et antall kileformede elementer, eksempelvis 12, som hvert for seg er innpasset i et kileformet spor 17 på yttersiden av kileskålen 5. Som vist i figur 2, er ytterseksjonskilene forsynt med fortanninger 16 på den side som ligger an mot innerveggen av ytterseksjonen 1, for øking av gripekraften.

Ved bruk, og innen foringsrørkoplingen nedfores, blir brønnhullet og foringsrøret klargjort, ved at det gamle foringsrør tilkappes og avpusses med et standardverktøy, eksempelvis for å glatte rørets yttervegg i tilstrekkelig lengde for opptakelse av rørkoplingen, vanligvis i en lengde av mer enn 1 meter, f.eks. 1,8 m. Rørkoplingen nedføres deretter i brønnen på en ny foringsrørseksjon, til den berører det klargjorte, gamle foringsrør 20. Deretter senkes koplingen, til foringsrøret 20 befinner seg i anlegg mot et anslag 24 i den øvre overgangsdel 2. En tilstrekkelig tyngde, eksempelvis 7.000-9.000 kg, overføres gjennom den nye forings-rørseksjon til rørkoplingen, for å sikre at denne er fullstendig innført på foringsrøret 20. Gjennom den nye forings-rørseksjon overføres deretter en oppadrettet kraft av tilstrekkelig størrelse, eksempelvis 7.000-9.000 kg, for spenning av kilesystemet. Under påvirkning av denne kraft trekkes den nedre føring 3 oppad. Skulderpartiet 28 bringes i anlegg mot pakningsinnretningen, og ved fortsatt, oppadgående bevegelse flyttes pakningsinnretningen og kileskålen 5. Ved ytterligere overføring av oppadrettet kraft vil kileskålen 5 beveges oppad i forhold til kilerøret 4 og fortanningenes 14 og 15 skrå-flater, under ytterligere påvirkning av strekk-kraft som over-føres gjennom den nye foringsrørseksjon, beveges for å sammen-trykke flikene 27 og kilerøret 4 og tvinge disse fliker mot foringsrøret 20, for griping av den gamle rørseksjon. Det overføres ytterligere, oppadrettet kraft mot kilerøret 4 som derved omgriper foringsrøret fast og samtidig aktiverer pakningsinnretningen. Et skulderparti 26 er anordnet på ytterseksjonen 1, for å forhindre at kilerøret 4 griper for fast inn i foringsrøret 20. Skulderpartiet 26 tillater kileskålen 5 å beveges en forutbestemt strekning slik at flikelementene 27 som danner den nedre ende av kilerøret 4, kan bringes i anlegg mot foringsrøret. Ved fortsatt, oppadgående bevegelse,,

av kileskålen 5, ville flikene 27 sammenpresses ytterligere og til sist punktere eller sammenklemme foringsrøret 20.

Pakningsinnretningen aktiveres ved fortsatt overføring

av oppadrettet strekk-kraft gjennom den nye foringsrørseksjon etter at kilesystemet er spent, dvs kileskålen 5 bragt i anlegg mot skulderpartiet 26, for komprimering av trådduks-elementene 7 og det deformerbare element 8. Under påvirkning av en tilstrekkelig kraft, eksempelvis ca. 23.000 kg, vil trådduken sammenpresses og danne en metall-mot-metall avtetning mot foringsrøret 20 ved hvert tråddukselement 7 og en lomme mellom de to tråddukselementer 7, som opptar det deformerbare element 8 som derved likeledes vil avtette mot foringsrøret 20. Denne kraft vil også bevirke at blyringen 9 flyter ut eller deformeres og danner primæravtetningen. Det opprettes derved en sterk avtetning mellom rørkoplingselementene, ytterseksjonen 1, den nedre føring 3 samt kileskålen 5 og den øvre ende av det gamle foringsrør 20. Grunnet sin kileform og fortanningene 16 på ytterflatene vil ytterseksjonskilene 6 som ligger an mot ytterseksjonen 1, hindre kileskålen 5 i å gli nedad i ytter-seks jonen 1. Videre vil skråflåtene 14 og 15 forebygge innbyrdes bevegelse av kilerøret 4 og kileskålen 5. Når rør-koplingen er fastgjort og pakningen er aktivisert som beskrevet, kan rørkoplingen trykktestes for å kontrollere pakningene. Det indre av foringsrøret befinner seg under trykk når anlegget er

i drift og er betegnet som pakningens høytrykksside. Dette trykket utøves mot oversiden av kileskålen 5, rundt kilerøret 4 og mot pakningen, rundt kileskålen 5. Ytterseksjonskilene 6 forhindrer nedadgående bevegelse av kileskålen 5. Videre vil foringsrøret, under drift, overføre høytemperatur-fluider, og følgelig ekspandere etterhvert. Da foringsrøret er fastlåst nede ved kileskålen, vil denne ekspansjon fremkalle en nedad-rettet kraft som virker mot rørkoplingens ytterseksjon. Kile-røret 4 og kileskålen 5 som etter aktiveringen praktisk talt går i ett med foringsrøret, vil samtidig tvinges oppad av det innvendige trykk. Videre har det gamle foringsrør en tendens til å forlenges under ekspanderingen. Disse krefter vil totalt tilstrebe å adskille kileskålen og pakningsinnretningen fra hverandre. Enhver bevegelse mellom kileskålen 5 og blyringen 9 kan imidlertid deaktivere pakningsinnretningen, fordi en slik separasjon opphever strekk-kraften som benyttes for aktivering av pakningsinnretningen og skaper plass slik at blyringen kan flyte ut. En bevegelseslengde av 6 mm kan deaktivere pakningsinnretningen. Kiledelene 6 forhindrer denne separasjon, slik at det under aktiveringen av pakningsinnretningen vil overføres en kraft som er tilstrekkelig til å holde pakningsinnretningen i en aktiv tilstand, for å forebygge et tap eksempelvis av mer enn 20%, og fortrinnsvis begrenset til 10%, av denne kraft. Trykket som utøves av pakningsinnretningen, grunnet de krefter som overføres ved strekkingen, må alltid være større enn det brønnfluidumstrykk som utøves mot pakningen. Avtetningen som opprettes ved hjelp av det deformerbare materiale og den sammenpressede trådduk, vil også forhindre at materialet i blyringen 9 flyter inn mellom foringsrøret 20 og ytterseksjonen 1 eller føringsdelen 3.

Claims (10)

1. Foringsrør-kopling for nedføring i et brønnhull, for sammenkopling av en første foringsrørseksjon, fastgjort til rørkoplingen, med en andre foringsrørseksjon i brønnen, og opprettelse av tett forsegling ved skjøten, ved ansetting av en oppadrettet strekk-kraft gjennom den første forings-seksjon, karakterisert ved at den omfatter: en ytterseksjon med en innervegg som er tilpasset for innføring over ytterveggen av den andre foringsrørseksjon, et kilesystem i ytterhuset som er tilpasset for inn-føring over ytterveggen av den andre foringsrørseksjon, et kilesystem i ytterhuset som er tilpasset for inn-føring over ytterveggen av den andre foringsrørseksjon, for fast sammenkopling av den første og andre foringsrørseksjon ved strekk-kraftoverføring til den første rørseksjon, og en paknings innretning i en f øringsseks jon som er tilpasset for innføring over ytterveggen av den andre foringsrørseksjon som beveges av strekk-kraften mot den første foringsrørseksjon, for avtetting av skjøten mellom den første og andre rørseksjon, hvor kilesystemet omfatter et ringformet kile-element og en ringformet kileskål, hvor kile-elementet innskyves i kile-skålen ved innbyrdes bevegelse av kiledel og kileskål, samt midler for radial sammentrekking av kile-elementets endeparti, for fast omgriping av den andre rørseksjons yttervegg ved innbyrdes bevegelse av kile-element og kile-skål, og hvor pakningsinnretningen som omfatter en blyring og en komprimerbar ringanordning bestående av en første, sirkelformet trådduksring, en andre, sirkelformet trådduksring og en ring av deformerbart materiale mellom den første og den andre trådduksring, er innmontert i ytterseksjonen, med den komprimerbare ring under blyringen, og derved omslutter den andre forings-rørseksjon slik at ytterseksjonen, ved overføring av strekk-kraft gjennom den første foringsrørseksjon, sammenpresser den første og den andre trådduksring, for opprettelse av en metallavtetning mellom ytterseksjonens innervegg og den andre rør-seksjons yttervegg, for avgrensing av en mellomliggende, forseglet lomme som opptar det deformerbare materiale, og hvor bly ringen, ved fortsatt strekk-kraftoverføring, flyter ut og danner en avtetning mellom nevnte inner- og yttervegger, og det deformerbare materiale komprimeres for opprettelse av en avtetning mellom den andre rørseksjons yttervegg og førings-seksjonens innervegg, for å forhindre blyringutflyting nedad mellom nevnte inner- og yttervegger, samt midler for begrens-ning av kileskålens oppadgående bevegelse i forhold til kile-delen.

2.R ørkopling i samsvar med krav 1, karakterisert ved midler som forhindrer at kileskålen adskilles fra kile-elementet, slik at strekk-spenningen i pakningssystemet opprettholdes.

3. Rørkopling i samsvar med krav 2, karakterisert ved at ytterseksjonen avgrenser et kammer som opptar kile-elementet, kileskålen og pakningssystemet, og som innbefatter en nedre anslagsflate som bringes i anlegg mot pakningsinnretningen ved strekk-kraftoverføring gjennom den første foringsrørseksjon, for å forskyve kileskålen i forhold til kile-elementet slik at dette omgriper ytterveggen av den andre foringsrørseksjon, og for å komprimere pakningsinnretningen .

4. Rørkopling i samsvar med krav 3, karakterisert ved at midlene for radial sammentrekking av kile-elementets endeparti omfatter en rekke langsgående slisser som er anordnet i kile-elementet og derved avgrenser et antall fliker i nevnte endeparti, og midler for bøying av flikene ved teleskopisk bevegelse av kile-element og kile-skål, slik at flikene griper fast rundt ytterveggen av den andre forings-rørseksjon.

5. Rørkopling i samsvar med krav 4, karakterisert ved at kile-elementet og kile-skålen er ringformet med ringformede og innbyrdes motsvarende inner- og ytterflate-partier som er tilpasset for å gli over hverandre og som ut-gjør midlene for bøying av flikene og forhindring av bevegelse mellom kile-element og kile-skål når strekk-kraften mot borstrengen oppheves.

6. Rørkopling i samsvar med krav 5, karakterisert ved at midlene som forhindrer adskilling av kile-skålen og kile-elementet, omfatter minst ett spor som er anordnet i kile-elementet og som opptar en kileformet glidedel og derved forebygger nedadgående bevegelse av kileskålen i forhold til kile-elementet.

7. Rørkopling i samsvar med krav 5, karakterisert ved at det deformerbare materiale består av bly.

8. Rørkopling i samsvar med krav 5, karakterisert ved at det deformerbare materiale består av gummi.

9. Rørkopling i samsvar med krav 2, karakterisert ved at de bevegelsesbegrensende midler omfatter et skulderparti som er anordnet på kile-elementets ringformede ytterflate, for begrensing av kileskålens oppadgående bevegelse i forhold til kile-elementet med derav følgende begrensing av kile-elementets gripekraft, for å forebygge sammenpressing av den andre foringsrørseksjon under den radiale sammentrekking av kile-elementets endeparti.

10. Rørkopling i samsvar med krav 2, karakterisert ved at pakningsinnretningen omfatter en andre, komprimerbar ring som er anordnet ovenfor blyringen.