NO20140083A1 - Vaiertraktor omfattende en skiveformet kutteanordning for perforering av en produksjonsrørvegg og fremgangsmåte for perforering av en produksjonsrørvegg - Google Patents

Description

VERKTØY FOR PERFORERING AV EN PRODUKSJONSRØRVEGG OG FREMGANGSMÅTE FOR PERFORERING AV EN PRODUKSJONSRØRVEGG

Oppfinnelsen vedrører et nedihullsverktøy til bruk i et foringsrør eller produksjonsrør i en brønn. Oppfinnelsen vedrører videre en fremgangsmåte for perforering av et foringsrør eller produksjons-rør i en brønn.

Innen petroleumsindustrien brukes forskjellige typer av nedihullsverktøy for operasjoner i en brønn. Én av operasjonene som skal utføres nede i hullet, er å lage perforeringer i produksjonsrøret eller foringsrøret. Eksisterende løsninger er bruken av eksplosiver eller kjemikalier, hvilke har den ulem-pen av det er farlig. En annen eksisterende løsning er et spesielt kutteverktøy for vaierapplikasjo-ner. Til tross for eksistensen av dette kutteverktøyet er det fremdeles et behov for å forbedre has-tigheten ved slike verktøy.

Oppfinnelsens hensikt er å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene med kjent teknikk, eller i det minste å tilveiebringe et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Hensikten oppnås gjennom trekk som er angitt i beskrivelsen nedenfor og i de følgende kravene.

I et første aspekt vedrører oppfinnelsen mer bestemt et nedihullsverktøy til bruk i et foringsrør eller produksjonsrør i en brønn, hvor nedihullsverktøyet omfatter en roterbar skiveformet kutteanordning montert på en aktuator som er koblet til nedihullsverktøyet, idet kutteanordningen og aktuatoren er konfigurert til å presse nevnte kutteanordning mot en vegg av foringsrøret eller produksjonsrøret og til å kutte en perforering i nevnte vegg av foringsrøret eller produksjonsrøret i operasjonell bruk av nedihullsverktøyet. Perforeringen har i de fleste utførelsesformene en langstrakt form. Kutteanordningen er fortrinnsvis anordnet slik at den langstrakte formen strekker seg parallelt til produksjons-røret eller foringsrøret (aksial orientering). Dette er midlertid ikke essensielt, ettersom aktuatoren kan skråstilles slik at den langstrakte perforeringen strekker seg i en annen retning.

Virkningen av nedihullsverktøyet ifølge oppfinnelsen er at kuttene kan lages svært raskt (ved å rotere det roterende elementet hurtig ved svært høye hastigheter) og svært nøyaktig i form av posisjon (på grunn av de iboende posisjoneringsegenskapene for vaierverktøy generelt). Slike effek-ter blir enda grundigere i tilfelle oppfinnelsen gis konkret form i en vaiertraktor.

I en utførelsesform av nedihullsverktøyet omfatter aktuatoren en hevarm som er dreibart montert på nedihullsverktøyet på en ende derav og mekanisk koblet til en roterbar skiveformet kutteanordning på en motsatt ende derav, hvor utoverrettet bevegelse av kutteanordningen styres ved styring av hevarmens dreievinkel. Bruken av en hevarm for å styre utstrekningen av den roterbare skiveformede kutteanordningen. Slik teknologi brukes for øvrig allerede i vaiertraktorer for hjuloppheng-et.

I en utførelsesform av nedihullsverktøyet er hevarmen montert slik at en bevegelse av nedihulls-verktøyet i retningen av overflaten vil påtvinge en innoverrettet bevegelse av hevarmen, hvilket tvinger hevarmen tilbake i retningen av dens opprinnelige posisjon. Et ankerpunkt for hevarmen er fortrinnsvis lokalisert ved den enden av nedihullsverktøyet som vender mot overflaten. En klar fordel ved denne utførelsesformen er at den gjør vaiertraktoren mer feilsikker, dvs. at nedihullsverk-tøyet ikke så lett vil kjøre seg fast med sin kutteanordning i perforeringen.

I en utførelsesform av nedihullsverktøyet er en maksimum utoverrettet bevegelse av kutteanordningen begrenset til en forhåndsbestemt innstillbar avstand. På denne måten er det mulig å styre lengden av perforeringen. Maksimum utoverrettet bevegelse kan begrenses ved å begrense aktuatoren mekanisk, men også ved å gi kutteanordningen en spesifikk konfigurasjon (for eksempel en spesifikk form) slik at den ikke kan kutte mye dypere enn tykkelsen av den faktiske veggen. Et an-net formål med å begrense den utoverrettede bevegelsen er å beskytte eventuelle gjenstander bak veggen som kuttes, mot å også bli kuttet av kutteanordningen. I tilfelle et produksjonsrør blir perfo-rert, er det for eksempel et behov for å hindre at foringsrøret også blir kuttet.

Det er iboende for den skiveformede kutteanordningen at den maksimale lengden av perforeringen som kuttes i en enkelt kjøring, er tilnærmet lik diameteren av den skiveformede kutteanordningen, i tilfelle nedihullsverktøyet ikke beveges. Dette er ikke eksakt riktig i tilfelle av en dreieaktuator. I en slik utførelsesform kan lengden av perforeringen i ethvert tilfelle styres ved å styre dybden over hvilken kutteanordningen inn i veggen av foringsrøret eller produksjonsrøret.

I en annen utførelsesform lages perforeringer som er lengre enn diameteren av den skiveformede kutteanordningen. En slik effekt kan oppnås ved gjentagelse av kutteoperasjonen etter flytting av nedihullsverktøyet over en viss forflytningslengde (mindre enn diameteren av den skiveformede kutteanordningen). Alternativt kan forflytningen også utføres samtidig under kutteoperasjonen. I det sistnevnte scenariet kan svært lange kutt lages i én enkelt kjøring. Særlig i denne utførelsesformen er det svært fordelaktig å begrense maksimum utoverrettet bevegelse av kutteanordningen.

I en utførelsesform av vaiertraktoren er kutteanordningen og/eller aktuatoren i det minste det ene av elektrisk drevet, elektromagnetisk drevet, hydraulisk-mekanisk drevet og mekanisk drevet. Disse alternativene er mest egnet for drift av aktuatoren og kutteanordningen.

I en utførelsesform av nedihullsverktøyet omfatter nedihullsverktøyet en traktor omfattende minst ett inntrekkbart hjul for drift inne i foringsrøret eller produksjonsrøret. Oppfinnelsen gis passende konkret form i en traktor, på grunn av dens selvsentreringsegenskaper i operasjonell bruk i et pro-duksjonsrør eller foringsrør.

I en utførelsesform av nedihullsverktøyet er en bredde av kutteanordningen mindre enn en minste bredde av det minst ene inntrekkbare hjulet av nedihullsverktøyet. Fordelen med denne utførelses-formen er at de normale hjulene av nedihullsverktøyet ikke lett vil kjøre seg fast i produksjonsrøret eller foringsrøret når nedihullsverktøyet beveges opp eller ned produksjonsrøret eller foringsrøret.

I en utførelsesform av nedihullsverktøyet er verktøyet forsynt med en flerhet av ytterligere roterbare skiveformede kutteanordninger som er konfigurert til å presse nevnte kutteanordning mot foringsrø-ret eller produksjonsrøret, og for kutting av ytterligere perforeringer i nevnte foringsrør eller produk-sjonsrør, i operasjonell bruk av nedihullsverktøyet. Jo flere kutteanordninger som er anordnet på

nedihullsverktøyet, jo hurtigere kan operasjonen utføres.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen mer bestemt en fremgangsmåte for perforering av et fo-ringsrør eller produksjonsrør i en brønn, hvor fremgangsmåten omfatter trinnene med: å tilveiebringe et nedihullsverktøy i henhold til oppfinnelsen;

å tilveiebringe nedihullsverktøyet i foringsrøret eller produksjonsrøret;

å presse kutteanordningen mot en vegg av foringsrøret eller produksjonsrøret, og å kutte en perforering i nevnte vegg av foringsrøret eller produksjonsrøret.

Fordelene og virkningene av fremgangsmåten følger de som er for anordningen i samsvar med oppfinnelsen.

I det følgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform illustrert på de ledsagende tegninger, hvor: Fig. 1 viser en vaiertraktor i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 2 viser en del av vaiertraktoren når den brukes i et produksjonsrør eller foringsrør, og Fig. 3 illustrerer noen av prinsippene ved bruk av et kutteblad som perforeringsverktøy.

Det skal påpekes at de ovennevnte utførelsesformene snarere illustrerer enn begrenser oppfinnelsen, og at de som har fagkunnskap innen teknikken vil være i stand til å designe mange alternative utførelsesformer uten å avvike fra omfanget av de etterfølgende kravene. I kravene skal eventuelle henvisningstegn plassert mellom parenteser ikke fortolkes som begrensende for kravet. Bruken av verbet "omfatte" og dets konjugasjoner utelukker ikke tilstedeværelsen av andre elementer eller trinn enn de som er angitt i et krav. Artikkelen "en", "ei" eller "et" foran et element utelukker ikke tilstedeværelsen av en flerhet av slike elementer. Oppfinnelsen kan implementeres ved hjelp av maskinvare omfattende flere atskilte elementer, og ved hjelp av en passende programmert data-maskin. I anordningskravet som nevner flere midler, kan flere av disse midlene gis konkret form av én og samme gjenstand av maskinvare. Kun den kjensgjerning at visse foranstaltninger er anført i innbyrdes forskjellige avhengige krav angir ikke at en kombinasjon av disse foranstaltningene ikke med fordel kan brukes. På figurene er like eller korresponderende trekk gjennomgående angitt med samme henvisningstall eller-merker. Figur 1 viser en vaiertraktor 10 i samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen. Traktoren 10 omfatter én eller flere kutteseksjoner 12, hvor hver kutteseksjon omfatter én eller flere kutteanordninger 11.1 denne utførelsesformen er hver kutteanordning 12 montert på en separat aktuator 13 (i denne utførelsesformen en hevarm), men dette er ikke essensielt for oppfinnelsen. Traktoren 10 omfatter videre én eller flere drivseksjoner 12', hvor hver drivseksjon 12' omfatter ett eller flere hjul 14. Videre vises det en fremre ende 15 av traktoren 10. En slik fremre ende 15 kan være konfigurert til å forbindes til et ytterligere nedihullsverktøy som det vil forstås av en person med fagkunnskap innen teknikken. I dette bestemt eksempelet er de to fremre seksjonene 12 konfigurert som kutteseksjoner, men dette er ikke essensielt for oppfinnelsen. Figur 2 viser en del av vaiertraktoren 10 når den brukes i et produksjonsrør eller foringsrør 4. Denne figuren illustrerer videre noen aspekter av oppfinnelsen. Et første aspekt er at hver av de to illustrerte kutteseksjonen 12 har blitt forsynt med to kutteanordninger 11, én på hver side. Ett viktig aspekt er at det er en vinkelforflytning i orienteringen av nevnte par av kutteanordninger 11.1 dette eksempelet er denne 90 grader (men andre vinkler er også mulige). Et andre aspekt er at bredde-ne 11W av kuttebladet av kutteanordningen 11 har blitt valgt til å være mindre enn en bredde av hjulene 14 på traktoren. På denne måten vil hjulene på traktoren ikke lett kjøre seg fast i perforeringen som har blitt kuttet. Dette er imidlertid ikke essensielt for oppfinnelsen. Et tredje aspekt er at nivået av utoverrettet utstrekning av kutteanordningene 11 styres ved å styre vinkelen 99 mellom hevarmen 13 og den aksiale retningen av verktøyet. Det er viktig å merke seg at i denne utførel-sesformen omformes en rotasjon til en translasjon av kutteanordningen, med en komponent både i tverrgående retning (retning utover) så vel som i aksial retning (i denne utførelsesformen i retningen av overflaten). Slik aksial forflytning kan enten tas hensyn til (den vil påvirke formen av perforeringen) eller den kan kompenseres for ved bevegelse av traktoren. Figur 3 illustrerer noen av prinsippene ved bruk av et kutteblad som perforeringsverktøy. Figuren tjener til å illustrerer at lengden L av perforeringen 100 kan styres ved å styre kuttedybden a for kutteanordningen. Det er en perforering så lenge denne kuttedybden er større enn tykkelsen T av veggen av foringsrøret eller produksjonsrøret. Maksimum utoverrettet bevegelse av kutteanordningen kan begrenses slik at en lengde av perforeringen 100 kan styres.

Både størrelsen (bestemt av lengden) av perforeringene så vel som det totale antallet perforeringer er viktig og blir ofte spesifisert av kunden. Den påkrevde størrelsen og antallet bestemmes generelt av den strømningsmengden som er påkrevet, men den påkrevde størrelsen bestemmes også av den kjensgjerning at perforeringene må være i stand til å håndtere noe avfall uten tilstopping.

Det er også mulig å forsyne traktoren med en såkalt forankringsanordning (ikke vist) som fasthol-der posisjonen til traktoren under kutteoperasjonen.

Videre kan en magnet eller en annen oppfangingsanordning tilføyes på nedstrøms side av traktoren for å samle opp kutteavfallet.

Videre kan ytelsessensorer for overvåking av ytelse og resultater tilføyes. Dette åpner opp mulig-heten for å foreta for eksempel volumtester. Hvis slike tester angir hastigheter (gjennom perforeringene) som er for lave, kan det lages flere perforeringer i den samme kjøringen i brønnen.

Oppfinnelsen vedrører et verktøy for nedihullsoperasjoner med formål å lage perforeringer i fo-ringsrøret eller produksjonsrøret ved bruk av et roterende kutteverktøy. Kutt kan utføres i noen graders forskyvning i diameter og noen millimeters forflytning i lengderetningen. Én eller flere elektrisk, elektromagnetisk, hydraulisk-mekanisk eller mekanisk drevne kutteenheter svinger ut i én eller flere retninger fra én eller flere av seksjonene anordnet i lengderetningen, og vinkelforskyv-ningen mellom dem for det formål å utføre en sporkutteoperasjon med formål å perforere produk-sjonsrøret mot det omgivende området. Mekanismen for håndtering av hevarmene kan være elektrisk, elektromekanisk eller hydraulisk-mekanisk og tilvirkes på en slik måte at bevegelsen styres direkte eller indirekte for å begrense avbøying av kuttebevegelse, hvilket i sin tur påvirker åpningen som oppnås utfra kutteegenskapen.

Claims (9)

1. Nedihullsverktøy (10) for bruk i et foringsrør eller produksjonsrør (4) i en brønn,karakterisert vedat nedihullsverktøyet (10) omfatter en roterbar, skiveformet kutteanordning (11) montert på en aktuator (13) som er koblet til nedihullsverk-tøyet , idet kutteanordningen (11) og aktuatoren (13) er konfigurert til å presse nevnte kutteanordning (11) mot en vegg av foringsrøret eller produksjonsrøret (4), og til å kutte en perforering (100) i nevnte vegg av foringsrøret eller produksjonsrøret (4) i operasjonell bruk av nedihullsverktøyet (10).

2. Nedihullsverktøy (10) som angitt i krav 1,karakterisert vedat aktuatoren omfatter en hevarm (13) som er dreibart montert på nedihullsverktøyet (10) på en ende derav, og mekanisk koblet til den roterbare skiveformede kutteanordningen (11) på en motsatt ende derav, hvor utoverrettet bevegelse av kutteanordningen (11) styres ved styring av dreievinkelen (99) for hevarmen (13).

3. Nedihullsverktøy (10) som angitt i krav 2,karakterisert vedat hevarmen (13) er montert slik at en bevegelse av nedihullsverktøyet (10) i retningen av overflaten vil påtvinge en innoverrettet bevegelse av hevarmen (13), hvilket tvinger hevarmen tilbake i retningen av dens opprinnelige posisjon.

4. Nedihullsverktøy (10) som angitt i ethvert av de foregående krav,karakterisert vedat en maksimal utoverrettet bevegelse av kutteanordningen (11) er begrenset til en forhåndsbestemt innstillbar avstand.

5. Nedihullsverktøy (10) som angitt i ethvert av de foregående krav,karakterisert vedat kutteanordningen (11) og/eller aktuatoren (13) er i det minste det ene av elektrisk drevet, elektromagnetisk drevet, hydraulisk-mekanisk drevet og mekanisk drevet.

6. Nedihullsverktøy (10) som angitt i ethvert av de foregående krav,karakterisert vedat nedihullsverktøyet (10) omfatteren traktor omfattende minst ett inntrekkbart hjul for drift inne i foringsrøret eller produksjonsrøret (4).

7. Nedihullsverktøy (10) som angitt i krav 6,karakterisert vedaten bredde av kutteanordningen (11) er mindre enn en minste bredde av det minst ene inntrekkbare hjulet (14) av traktoren (10).

8. Nedihullsverktøy som angitt i ethvert av de foregående krav,karakterisert vedat verktøyet er forsynt med en flerhet av ytterligere roterbare skiveformede kutteanordninger (11) som er konfigurert til å presse nevnte kutteanordning (11) mot foringsrøret eller produksjonsrøret (4), og til å kutte ytterligere perforeringer (100) i nevnte foringsrør eller produksjonsrør (4), i operasjonell bruk av nedihullsverktøyet (10).

9. Fremgangsmåte for perforering av et foringsrør eller produksjonsrør (4) i en brønn,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter trinnene med: å tilveiebringe et nedihullsverktøy (10) med en roterbar skiveformet kutteanordning (11); å tilveiebringe nedihullsverktøyet (10) i foringsrør eller produksjonsrør (4); å presse kutteanordningen (11) mot en vegg av foringsrøret eller produksjons-røret (4), og å kutte en perforering (100) i nevnte vegg av foringsrøret eller produksjonsrøret (4).