NO333732B1 - Aktiveringsverktoy for utstyr i en bronn - Google Patents

Abstract

Et verktøy for aktivering av utstyr i en brønn har en indre sylinder 120 anbrakt aksialt glidbart og forspent i et ytre hus og minst en friksjonsblokk 121 innfestet i den indre sylinderen. Friksjonsblokken 121 forspennes mot brønnveggen og gir en friksjonskraft. Minst en låseklakk 130 tilpasset til å aktivere utstyr i brønnen er innfestet i den indre sylinderen 120 og radialt forspent utover. Når verktøyet er på plass i brønnen, trekkes det ytre huset oppover mens den indre sylinderen holdes fast av friksjonsblokkene 121. Derved trekkes en hylse 150 bort fra låseklakkene 130 og hindres av en låsetapp 140 i å gli tilbake. Låseklakkene er utformet og innfestet slik at de kan aktivere utstyr som passeres av verktøyet når låseklakkene er i sin ytre stilling. Verktøyet kan trekkes tilbake uten at utstyr i brønnen påvirkes, og låseklakken kan snus 180° for å deaktivere utstyr når verktøyet beveges gjennom brønnen i motsatt retning.

Description

BAKGRUNN

Teknisk felt

Denne oppfinnelsen vedrører et aktiveringsverktøy for rask aktivering av utstyr i en brønn.

Beslektet og kjent teknikk

Ved produksjon av olje og gass brukes brønner gjennom geologiske formasjoner. Brønnene er foret med stålrør som er sementert fast i formasjonene. En brønn kan strekke seg fra noen hundre meter til noen tusen meter under overflaten eller en hav-bunn, og den kan ha horisontale sidegrener.

Blandingen av olje, kondensat, gass, vann, salter, andre kjemikalier og løsmasse fra formasjonene utsetter stålrørene i brønnen for betydelig korrosjon og slitasje. Det er derfor vanlig å føre produksjonsrør ned i brønnen gjennom foringen.

Utstyr for å overvåke korrosjon, slitasje, sammensetning av produksjonsstrøm fra ulike sidegrener, plugger, ventiler osv settes i brønnen for ulike formål til ulike tider. Når en sidegren produserer for lite hydrokarboner, kan det f.eks. være aktuelt å stenge den av.

Det er i noen tilfeller ønskelig å stenge av hele eller deler av brønnen, eller behov for å skru på eller av måleutstyr i en eller flere seksjoner. I slike situasjoner ønsker man gjerne å gjøre driftsavbruddet kortest mulig.

Det er vanlig å henge verktøy i enden av en wire eller vaier med (e-line) eller uten (slickline) elektrisk strøm for å åpne eller stenge ventiler. Det er også vanlig å bruke kveilrør eller rørformede strenger med verktøy i enden til å aktivere/deaktivere brønn-utstyr. Verktøy i enden av stålrør egner seg på mindre dyp, fordi stålrørets stivhet kan brukes til å rotere utstyrselementer, f.eks. ved åpning eller stenging av ventiler. En wire kan ikke brukes til rotasjon på samme måte. I dypere brønner kan heller ikke et stålrør brukes til presis aktivering av verktøy eller utstyr. I mange tilfeller brukes kjøreverktøy der stålrør eller wire ikke egner seg.

US 5,730,224 viser et eksempel på et verktøy for aktivering av en kontroll-innretning i en brønn, der kontrollinnretningen har en indre sleide som kan beveges aksialt eller roteres i forhold til et ytre hus. Kontrollinnretningen aktiveres når den indre sleiden beveges i forhold til det ytre huset. Aktiveringsverktøyet kan ha radielt forspente låseklakker festet til en indre sylinder. Låseklakkene kan holdes tilbake av en låsehylse så lenge verktøyet beveges i brønnen. Når verktøyet er på plass ved kontrollinnretningen, trekkes i så fall låsehylsen bort, slik at låseklakkene går i inngrep med tilpassede spor i kontrollinnretningens sleide. Verktøyet kan også ha en låseblokk som kan forspennes radialt mot en indre brønnrørvegg, slik at låseklakkene, og dermed kontrollinnretningenes sleide, kan beveges i forhold til kontrollinnretningens ytre hus. Aktiveringsverktøyet i US 5,730,224 kan om ønskelig kjøres inn ved hjelp av en wire, og kraften som kreves til aktivering eller deaktivering kan om ønskelig frembringes hydrau-lisk eller elektromekanisk av aktiveringsverktøyet. Når kontrollinnretningen er aktivert eller deaktivert, kan låseklakkene klemmes tilbake slik at verktøyet kan trekkes ut.

I noen tilfeller er det ønskelig å aktivere ventiler eller annet utstyr for å stenge eller åpne en seksjon i brønnen, eller for å utføre målinger i seksjonen. Med konvensjonelt

utstyr tar det lang tid å lokalisere hvert enkelt brønnverktøy, aktivere eller deaktivere det og fortsette til neste. Dette medfører igjen relativt lange driftsavbrudd i hele eller deler av brønnen. Med kortere tidsavbrudd kan det for eksempel gjennomføres flere målinger i en gitt seksjon i løpet av et år, slik at påliteligheten til f.eks. fremtidige produksjonsanslag kan forbedres.

Oppgaven som søkes løst er å tilveiebringe robust utstyr som enkelt kan aktivere eller deaktivere utstyr eller verktøy i en brønn.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELEN

Hovedtrekkene ved oppfinnelsen er angitt i det selvstendige krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Ovennevnte oppgave løses ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen av et verktøy for aktivering av utstyr i en brønn, kjennetegnet ved:

en indre sylinder anbrakt aksialt glidbart og forspent i et ytre hus,

minst en friksjonsblokk innfestet i den indre sylinderen og tilpasset til å bli radialt forspent mot en indre vegg i brønnen,

minst én låseklakk innfestet i den indre sylinderen og radialt forspent utover, hvilken låseklakk er tilpasset å aktivere utstyr i brønnen,

en låsehylse fast forbundet med det ytre huset, og anbrakt slik at den ligger over låseklakkene i en første posisjon, og ikke ligger over låseklakkene i en andre posisjon.

Verktøyet kan festes i for eksempel en wire, og beveges nedover i brønnen ved at det legges på vekt på vanlig måte. Når verktøyet er på et forhåndsbestemt sted i brønnen, trekkes det ytre huset oppover mens den indre sylinderen holdes fast av friksjonsblokkene. Derved trekkes en hylse bort fra låseklakkene og hindres av en låsetapp i å gli tilbake. Låseklakkene er utformet og innfestet slik at de kan aktivere utstyr som passeres av verktøyet når låseklakkene er i sin ytre stilling. Verktøyet kan trekkes tilbake uten at utstyr i brønnen påvirkes, og låseklakken kan snus 180° for å deaktivere utstyr når verktøyet beveges gjennom brønnen i motsatt retning av retningen som ble brukt ved aktivering.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Oppfinnelsen beskrives nærmere i det følgende med referanse til de vedføyde tegningene, hvor like henvisningstall viser til like elementer, og hvor:

Figur 1 viser et aktiveringsverktøy i låst tilstand; og

Figur 2 viser aktiveringsverktøyet fra figur 1 i armert tilstand.

DETALJERT BESKRIVELSE

Figur 1 viser hoveddelene i et aktiveringsverktøy ifølge oppfinnelsen. En indre sylinder 120 er innført i et ytre hus, og holdes inne i huset av en fjær 160, som i figur 1 er anbrakt om en del av sylinderen 120, og ligger an mot en radialt utoverrettet bakre skulder på sylinderen 120 og en radialt innoverrettet fremre skulder på det ytre huset. Det bemerkes at sylinderen 120 i andre utførelsesformer kan være hul.

Det ytre huset har i sin ene ende et endestykke 110 hvor verktøyet kan festes i en kabel. Endestykket 110 har også en krage for fiskeverktøy hvis nødfjerning blir nød-vendig. Husets andre ende danner en hylse 150, som i figur 1 ligger over og klemmer inn radialt forspente låseklakker 130.

Radialt forspente friksjonsblokker 121 er festet i sylinderen 120, og presses mot den omliggende rørveggen når verktøyet er innført i et brønnhull. Dette gir en friksjonskraft proporsjonal med den radiale forspenningskraften. Denne friksjonskraften virker direkte på sylinder 120, og ikke gjennom det ytre huset.

En radialt forspent låsetapp 140 ligger i figur 1 an mot en indre flate av hylsen 150.

Ved bruk festes aktiveringsverktøyet i en kabel eller wire, og det legges på tilstrekkelig vekt til å overvinne friksjonskraften fra gripeelementene 121, typisk noen hundre kg. Når aktiveringsverktøyet som vist i figur 1 kjøres inn i et brønnhull på denne måten, er låseklakkene 130 låst inntil verktøykroppen av hylsen 150. Låseklakkene vil i denne posisjonen ikke gå i inngrep med verktøy eller utstyr i brønnen.

På et forhåndsbestemt sted stoppes verktøyet, og kabelen brukes til å trekke enden 110 mot fjærkraften fra fjæren 160. Ved denne trekkingen holdes sylinderen 120 fast i bønnen av friksjonskraften mot brønnveggen, slik at det ytre huset kan beveges i forhold til den indre sylinderen 120 inntil låsetappen 140 skyves ut i et låsespor i hylsen 150.

Etter denne trekkebevegelsen er aktiveringsverktøyet armert, som vist på figur 2. Låseklakkene 130 holdes ikke lenger inne av hylsen 150, og vil dermed kunne gå i inngrep med passende spor på annet utstyr og verktøy. Låsetappen 140 hindrer hylsen 150 i å gli tilbake og klemme inn låseklakkene.

Når trekket i kabelen fjernes, vil vektene på nytt kunne skyve aktiveringsverktøyet nedover i brønnhullet. Nå vil imidlertid låseklakkene 130 gripe fatt i alt utstyr og verktøy med profiler som passer overende med låseklakkens profil. Dermed er det tilstrekkelig å sende ned et slikt verktøy for å aktivere utstyr, for eksempel for å åpne en rekke ventiler som blir påvirket av låseklakkene 130 etter tur.

I en foretrukket utførelsesform er låseklakkene er fortrinnsvis asymmetrisk utformet eller innfestet, slik at de påvirker utstyr når de passerer i en retning, men ikke når de passere i motsatt retning. Aktiveringsverktøyet kan i denne utførelsesformen dermed trekkes ut uten at utstyr eller verktøy i brønnen påvirkes, selv når verktøyet er armert som vist i figur 2. Hvis ventilene i eksempelet over åpnes av et armert aktiveringsverktøy på vei ned, vil de med andre ord ikke bli stengt på ny når verktøyet trekkes tilbake.

Hvis ventilene i eksempelet over skal stenges etter en tid i åpen tilstand, snus i denne utførelsesformen låseklakkene 180° på verktøyet, som deretter kjøres forbi alt utstyr som skal påvirkes. Først når verktøyet trekkes tilbake mot overflaten og de asymmetriske låseklakkene passerer i retning oppover, vil utstyret i brønnen bli påvirket av låseklakkene 130, f.eks. ved at ventilene i eksempelet over stenges.

I en variant av den foretrukne utførelsesformen spennes låseklakkene fast i verk-tøyet ved sin ene ende, slik at de skrår i aksial retning, og at den ytterste enden skyves utover med en forspenningskraft som er vesentlig mindre enn kraften som trengs for å påvirke utstyret. Når slike låseklakker 130 passerer utstyr i en første retning, kan de bringes i kontakt med spor på brønnutstyret og en kraft som er tilstrekkelig stor til å påvirke utstyret overføres fra innfestingen, langs låseklakken 130 til utstyret som skal påvirkes. Når låseklakkene passerer i en andre, motsatt retning, vil brønnutstyret treffe en skråflate på låseklakken. Fordi låseklakken holdes ute av en forspenningskraft som er mindre enn kraften som trengs for å aktivere brønnutstyret, vil låseklakken 130 bli klemt tilbake i en fordypning i verktøyet når den passerer i denne andre, motsatte retningen.

I en alternativ utførelsesform kan låseklakkene virke begge veier, f.eks. ved at de stenger en rekke ventiler på vei ned. Deretter kan verktøyet forbli i brønnen inntil ventilene skal åpnes på nytt ved at verktøyet trekkes tilbake.

Som det fremgår av beskrivelsen over, er trekkraften for å løfte pålagt vekt og motvirke fjærkraften fra fjær 160 og/eller overvinne friksjonen mot brønnveggen de eneste kreftene som må påføres aktiveringsverktøyet utenfra. For å overføre en slik trekkraft er det tilstrekkelig å bruke en wire ("slickline"), men det er selvsagt også mulig å feste verktøyet i enden av en rørstreng eller å bruke et kjøreverktøy til å plassere det. I de fleste tilfeller vil det imidlertid være enklest og rimeligst å bruke en wire (slickline) som beskrevet.

Claims (7)

1. Verktøy for aktivering av utstyr i en brønn,karakterisert veden indre sylinder (120) anbrakt aksialt glidbart og forspent i et ytre hus, minst en friksjonsblokk (121) innfestet i den indre sylinderen (120) og tilpasset til å bli radialt forspent mot en indre vegg i brønnen, minst én låseklakk (130) innfestet i den indre sylinderen (120) og radialt forspent utover, hvilken låseklakk er tilpasset å aktivere utstyr i brønnen, en låsehylse (150) fast forbundet med det ytre huset, og anbrakt slik at den ligger over låseklakkene i en første posisjon, og ikke ligger over låseklakkene i en andre posisjon, og hvor det ytre huset kan beveges i forhold til den indre sylinderen (120).

2. Verktøy i følge krav 1, hvor låseklakkene (130) er aksialt asymmetrisk utformet.

3. Verktøy i følge krav 1, hvor låseklakkene (130) er aksialt asymmetrisk innfestet.

4. Verktøy i følge krav 1, hvor låseklakkene (130) er aksialt symmetrisk utformet og innfestet.

5. Verktøy i følge krav 1, hvor det ytre huset har festemidler for en wire.

6. Verktøy i følge krav 1, hvor en låsetapp (140) er innfestet i sylinderen (120) og radialt forspent mot en flate i hylsen (150), og hvor hylsen (150) er utstyrt med et radialt rettet låsespor som er aksialt forskjøvet fra låsetappen (140) når hylsen (150) er i sin første posisjon og innrettet med låsetappen (140) når hylsen er i sin andre posisjon.

7. Verktøy i følge krav 1, hvor en fjær (160) er anbrakt mellom en bakre skulder rettet utover fra den indre sylinderen (120) og en fremre skulder rettet innover fra det ytre huset, slik at den indre sylinderen presses inn i huset av fjærkraften fra fjæren (160).