NO340812B1 - Rømmerverktøy og rømmeoperasjon for utviding av et brønnhull - Google Patents

Description

RØMMERVERKTØY OG RØMMEOPERASJON FOR UTVIDING AV ET BRØNNHULL

Denne oppfinnelse vedrører et låsbart verktøy og nærmere bestemt, men ikke uteluk-kende, en låsbar rømmer (reamer) eller underrømmer. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for å bruke et slikt verktøy.

Innen industrien for leting etter og produksjon av olje og gass bores hull fra overflaten for å komme til underjordiske, hydrokarbonholdige formasjoner. De borede hull fores med rør som er kjent som foringsrør eller forlengningsrør, og sement injiseres inn i ringrommet mellom foringsrøret og den omgivende borehullvegg. Hullet bores typisk i seksjoner, og etter at en seksjon er boret, fores denne med foringsrør. Etter at fo-ringsrøret er sementert inn, bores den neste seksjon av borehullet. Fordi borekronen som brukes for å bore den neste seksjon, må passere gjennom det eksisterende fo-ringsrør, må imidlertid borekronen nødvendigvis ha mindre diameter enn borekronen som ble brukt for å bore den forrige seksjon. Det er ofte ønskelig å utvide hulldiame-teren nedenfor en foringsrørseksjon til større enn borekronens diameter, og dette oppnås vanligvis ved hjelp av en underrømmer som monteres ovenfor borekronen. Underrømmeren og borekronen kan anordnes for å skjære fjell samtidig, eller så kan underrømmeren velges å aktiveres for å rømme utvalgte seksjoner av et eksisterende borehull.

Under rømmeoperasjoner produseres borekaks og andre bruddstykker som bringes opp fra brønnhullet ved å sirkulere fluid ned gjennom borerøret og sende fluid tilbake opp ringrommet mellom borerøret og brønnhullets foringsrør. Etter at alle rømmeope-rasjonene er fullført, bringes det borerørførte underrømmingsverktøyet opp fra brønn-hullet ved å trekke borerøret, i deler eller seksjoner, opp fra borehullet. Under opp-bringing av underrømmingsverktøyet kan det være nødvendig å sirkulere fluid gjennom borerøret og deretter opp gjennom ringrommet for å rydde av veien hind-ringer som forårsakes av rester som er blitt igjen i borehullet. Under disse forhold kan en hydraulisk aktivert underrømmer oppleve tilstrekkelig differensialtrykk mellom det innvendige produksjonsrør og ringrommet til at den interne mekanisme som forårsa ker at kutterne beveger seg radielt utover og berører foringsrøret som kler brønnhul-let, aktiveres. Samtidig sideveis eller rotasjonsmessig bevegelse av underrømmeren under disse forhold vil forårsake skade på foringsrøret eller skade på underrømmings-verktøyet. Da det er vanlig praksis å rotere borerøret under operasjoner for å renske ut rester ved å agitere restene, kunne et utilsiktet utvidet rømmeverktøy forårsake betydelig og omfattende skade.

US 2005/0205305 Al og WO 2007/017651 Al viser underrømmer i følge kjent teknikk.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

I henhold til ett aspekt ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det et nedihullsverktøy som omfatter et legeme, minst ett utstrekkbart kutteelement som kan opereres slik at det samarbeider med et hydraulisk aktivert kamelement, og en kamelementlås som er utformbar for å aktiveres nedihulls for å begrense kamelementets bevegelse i forhold til legemet og forhindre ekspansjon av kutteelementet.

I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringes det en nedihullsoperasjon som omfatter: å kjøre et nedihullsverktøy inn i et borehull;

å strekke ut et kutteelement fra verktøyets legeme;

å trekke kutteelementet tilbake;

å aktivere en lås for å hindre etterfølgende utstrekking av kutteelementet; og å trekke verktøyet ut av borehullet.

Oppfinnelsen underletter gjenvinning av verktøyet, typisk i form av en underrømmer, med kutteelementet låst i den tilbaketrukne stilling. Utførelser av oppfinnelsen tillater en operatør å sirkulere fluid gjennom det låste verktøy, for eksempelvis å underlette hullrensing, og være sikker på at kutteelementet vil holdes i den tilbaketrukne stilling.

Kamelementet kan ha hvilken som helst passende form, og i én utførelse kan det

være en mekanisk lås. Låsen kan være konfigurerbar for å skape et mekanisk inngrep eller lås mellom en del av kamelementet og en del av legemet. Låsen kan tilveiebringe inngrepet direkte eller samhandle med et annet element som kan være et element av

legemet eller kamelementet, for å skape eller tilveiebringe inngrepet. Lasen kan for eksempel understøtte en pal eller en kragefinger i en låsende konfigurasjon. I andre utførelser kan låsen ta andre former, for eksempel en hydraulisk eller magnetisk lås.

Kamelementlåsen kan innbefatte et parti som er tilpasset for plassering mellom legemet og kamelementet og som er utformet for å begrense bevegelse mellom disse. Nevnte parti kan innbefatte én eller flere kragefingrer. Låsen kan være montert i legemet over kamelementet og kan være tilpasset for å samvirke med et øvre endeparti av kamelementet. Dette kan underlette ettermontering av låsen på et eksisterende verktøy, hvor den øvre ende av ett eller begge av kamelementet og legemet kan være modifisert for å ta imot låsen.

Låsen kan aktiveres ved hjelp av hvilke som helst passende midler. I én utførelse kan låsen være konfigurert for å aktiveres ved bruk av en innretning som slippes fra eller pumpes fra overflaten, for eksempel en kule eller en plugg. Innretningen kan være utformet til å samvirke med et parti av låsen for å tillate at en trykkforskjell over låsen skapes, idet den tillater hydraulisk aktivering av låsen og som kan innebære trykkindusert, langsgående forflytning av et parti av låsen. Låsen kan til å begynne med holdes i eller være forspent mot en inaktiv stilling. Låsen kan avgrense en fluidpassasje, og innretningen kan hovedsakelig stenge passasjen. I én utførelse kan låsen avgrense et sete, og innretningen kan utformes til å lande på setet for å begrense eller hindre strømning gjennom låsen. Ved å bevege låsen til låsestilling kan en strømningsvei re-etableres gjennom låsen.

Kamelementet kan påvirkes mot en stilling hvor kutterne er tilbaketrukket. Kamelementet og låsen kan være utformet slik at kamelementet kan bevege seg til tilbaketrukket-kutterposisjon mens låsen er aktivert. Således kan låsen aktiveres mens kutteelementet er utstrukket, og kamelementet tillates å returnere til den tilbaketrukne stilling og sperres eller låses i den tilbaketrukne stilling. Dette tillater at låsen aktiveres uten at fluidsirkulasjonen stoppes eller reduseres over en lengre tid.

Disse og andre aspekter ved den foreliggende oppfinnelsen vil nå beskrives i form av eksempler med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor: Figur 1 er et snittriss av en eksisterende hydraulisk underrømmer; Figur 2 er et snittriss av en underrømmer i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse; Figur 3 er et forstørret snittriss som viser underrømmerens mekanisme lukket av

låsen;

Figur 4 samsvarer med figur 3, men viser låslukkemekanismen i den aktiverte

stillingen.

Det henvises først til tegningenes figur 1 som er et snittriss av en vanlig hydraulisk underrømmer slik som leveres av søker. En rømmer 10 er tilpasset for å utgjøre en del av en borestreng og anbringes mot den nedre ende av strengen, over borekronen. Rømmeren 10 omfatter et langstrakt, rørformet legeme 12 som tildannes av et antall forbundne deler. Vinduer 14 i legemet 12 rommer radielt bevegelige kuttere 16 som samarbeider med korresponderende kamelementer 18, hvorved aksiell bevegelse av kamelementene 18 forårsaker at de respektive kuttere utstrekker seg og trekker seg tilbake radielt. Kamelementene 18 danner del av en sentral sammenstilling 20 som innbefatter et ringformet stempel 22, stempeltetningene 24, 25 som er anordnet slik at et forhøyet innvendig trykk vil tendere til å forårsake at sammenstillingen 20 inklu-dert kamelementet 18 beveger seg aksielt nedover (fra venstre mot høyre i figur 1) og strekker kutterne 16 utover. En øvre del av sammenstillingen 20 oppviser en trakt 26 som leder fluid som strømmer gjennom legemet 12 og gjennom sammenstillingens 20 senter. En spiralfjær 28 rommes i et ringrom 30 mellom sammenstillingens 20 øvre ende og legemet 12 og virker for å drive sammenstillingen 20 oppover i forhold til legemet 12 og således bevege kutterne 16 mot den tilbaketrukne stilling.

Som beskrevet ovenfor, kan fluid sirkuleres ned gjennom borestrengen og deretter opp gjennom ringrommet under gjenvinning av underrømmeren 10 etter fullført

rømmeoperasjon. Borestrengen og underrømmeren 10 kan roteres når denne fluidsirkulasjon finner sted. Hvis trykkforskjellen mellom underrømmerens indre og ringrommet er tilstrekkelig, kan trykkforskjellen som virker over stempelet 22 være tilstrekkelig til å bevege kamelementet nedover og strekke ut kutterne 16 og slik forårsake skade på brønnhullets foringsrør.

Det vises nå til tegningenes figurer 2, 3, og 4 som anskueliggjør en underrømmer 40 i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Som det vil bli beskrevet, er underrømmeren 40 konfigurert for å tillate at rømmeren låses i den tilbaketrukne og lukkede stilling slik at fluid kan sirkuleres gjennom underrømmeren uten noen risiko for at kutterne skal strekkes ut.

Den anskueliggjorte rømmeren 40 tilsvarer en vanlig rømmer 10 som har fått etter-montert en låsanordning i henhold til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse. Således deler rømmerne 40, 10 et antall felles trekk. Rømmerens 10 topp- eller retur-overgang 32 er imidlertid erstattet av en alternativ toppovergang 42 og en hannover-gang 44 i rømmeren 40. Trakten 26 er også blitt erstattet av en modifisert trakt 46 som oppviser en utvendig skulder 48 med en tannet overflate.

Toppovergangen 42 mottar den modifiserte trakt 46 og rommer en kamelementlås i form av et aktiveringsstempel 52, vist i figur 3 i en opprinnelig, inaktiv stilling. I denne stillingen er stempelets 52 øvre ende i tettende inngrep med et hus 54 som utforer toppovergangen 42. Stempelet 52 er innledningsvis festet til huset 54 ved hjelp av en skjærbolt 56.

Aktiveringsstempelets 52 nedre ende befinner seg inni et nedre hus 58 og innbefatter en gripekrage 60 som innledningsvis befinner seg over traktskulderen 48 og en mot-stående skulder 62 tildannet på det nedre hus 58.

Mens underrømmeren 40 er i bruk, forblir aktiveringsstempelet 52 i den inaktive stilling som anskueliggjort i figur 3 og har ingen innflytelse på underrømmerens 40 ope-rasjon. Men så snart alle underrømmingsaktiviteter er fullført og det ønskes å låse verktøyet, slippes en stålkule 64 gjennom borestrengen slik at den lander på et sete 66 ved aktiveringsstempelets 52 øvre ende. Påføringen av hydraulikktrykk på innsiden av borestrengen vil nå derfor generere en trykkforskjell over kulen og stempelet 64, 52, og den tilknyttede, nedadrettede kraft vil skjære av bolten 56. Stempelet 52 kan så bevege seg nedover inne i de øvre og nedre hus 54, 58 til posisjonen som er anskueliggjort i tegningenes figur 4. Stempelets 52 bevegelse nedover i forhold til rømmerlegemet skyver gripekragen 60 mellom trakten og husskuldrene 48, 62 slik at kragens 60 fingrer bøyer seg radielt utover og griper inn med traktens 46 utvendige overflates samsvarende profil. Aktiveringsstempelets 52 relative bevegelse nedover etablerer også en strømningsvei rundt kulen 64 via et forstørret innvendig parti av det øvre sperrehus 54 og strømningsporter 70 som er tildannet i stempelets 52 vegg slik at fluid fremdeles kan sirkuleres gjennom underrømmeren 44 etter at kutterne er låst i inntrukket stilling.

Så snart gripekragen 60 har gått i inngrep med traktskulderoverflaten, vil etterfølgen-de påføring av trykkforskjell over underrømmerstempelet 22 fremdeles drive trakten 46 til å bevege seg nedover. Denne kraften genererer imidlertid en radielt innoverret-tet reaksjon fra den nedre husskulder 62 som øker inngrepet mellom gripekragen 60 og traktskulderen 48. Trakten 46 og sammenstillingens 20 andre tilknyttede elemen-ter, innbefattet kamelementet 18, låses således mot aksiell bevegelse i forhold til verktøylegemet. Følgelig kan ubegrenset fluidsirkulasjon gjennom borestrengen med samtidig rotasjon og opp- og nedoverrettet bevegelse av borestrengen påbegynnes uten risiko for at kutterne 16 strekkes ut og skader foringsrøret eller rømmeren 40 når verktøyet gjenvinnes fra brønnhullet.

Det bør også bemerkes at kamlåsaktiveringsstempel 52 kan beveges nedover mens rømmerkutterne 16 er i den utstrakte stillingen og traktskulderen 48 ikke er innrettet med husskulderen 62. Imidlertid løfter fjæren 28 sammenstillingen og anbringer traktskulderen 48 under de fleksible gripekragefingrer 60, så snart trykkforskjellen faller. De palliknende tildannelser på traktskulderoverflaten og gripekrageflaten vil hindre etterfølgende bevegelse av trakten 46 i retning nedover.

Claims (22)

1. Rømmerverktøy (40) for utviding av et brønnhull, installerbart med et nedihullsverktøy, verktøyet (40) omfatter: et legeme (12); et langsgående element i legemet (12) som definerer en trakt (26) gjennom legemet (12), minst ett utstrekkbart kutteelement (16) anordnet til å samvirke med et aktiverbart kamelement (18), hvor kamelementet (18) har en første konfigurasjon i hvilken i det minste ett utstrekkbart kutteelement (16) er strukket ut og en andre konfigurasjon i hvilken i det minste ett utstrekkbart kutteelementet (16) er trukket tilbake, og en kamelementlås akti-verbar nedihulls, idet kamelementlåsen tillater bevegelse av kamelementet (18) fra den første konfigurasjonen til den andre konfigurasjonen og hindrer bevegelse av kamelementet (18) fra den andre konfigurasjonen til den første konfigurasjonen,karakterisert vedat trakten (26) strekker seg gjennom legemet (12) for å tillate fluid å passere gjennom verktøyet (40) i den første og andre konfigurasjonen uten å strekke ut kutterne (16) når kamelementlåsen er aktivert, og hvor kamelementlåsen er konfigurerbar for å begrense bevegelse av kamelementet (18) relativt til legemet (12).

2. Rømmerverktøy (40) ifølge krav 1, hvor kamelementlåsen er konfigurebar for å skape et mekanisk inngrep mellom en del av kamelementet (18) og en del av legemet (12).

3. Rømmerverktøy (40) ifølge 1 eller 2, hvor kamelementlåsen innbefatter et parti som er tilpasset for anbringelse mellom et parti av legemet (12) og et parti av kamelementet (18) og som er konfigurert til å begrense bevegelse mellom disse.

4. Rømmerverktøy (40) ifølge krav 3, hvor nevnte kamelementlåsparti innbefatter minst én kragefinger (60).

5. Rømmerverktøy (40) ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 4, hvor kamelementlåsen er montert i legemet (12) over kamelementet (18) og er konfigurert for å samarbeide med kamelementets øvre endeparti.

6. Rømmerverktøy (40) ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 5, hvor kamelementlåsen er konfigurert for å aktiveres ved å bruke en innretning som slippes eller pumpes fra overflaten.

7. Rømmerverktøy (40) ifølge krav 6, hvor nevnte innretning er en kule (64).

8. Rømmerverktøy (40) ifølge krav 6 eller 7, hvor innretningen er konfigurert for å samvirke med et parti av kamelementlåsen for å tillate dannelse av en trykkforskjell over kamelementlåsen og tillate hydraulisk aktivering av kamelementlåsen.

9. Rømmerverktøy (40) ifølge krav 6, 7 eller 8, hvor aktivering av kamelementlåsen innbefatter trykkindusert, langsgående forskyvning av et parti av kamelementlåsen.

10. Rømmerverktøy (40) ifølge hvilket som helst av kravene 6 til 9, hvor kamelementlåsen innledningsvis er holdt i eller er forspent mot en inaktiv stilling.

11. Rømmerverktøy ifølge hvilket som helst av kravene 7 til 10, hvor låsen av-grenser en fluidpassasje og innretningen er konfigurert til hovedsakelig å sperre passasjen.

12. Rømmerverktøy ifølge hvilket som helst av kravene 7 til 11, hvor låsen av-grenser et sete og innretningen er konfigurert til å lande på setet for å begrense strømning gjennom låsen.

13. Rømmerverktøy ifølge krav 12, hvor verktøyet er konfigurert slik at det å bevege låsen til låseposisjonen reetablerer en fluidstrømningsvei gjennom låsen.

14. Rømmeroperasjon som omfatter trinnene: å kjøre et nedihullsverktøy i et borehull, hvor nedihullsverktøyet omfattar et rømmerverktøy (40) som omfattar et legeme (12); et langsgående element i legemet (12) som definerer en trakt (26) gjennom legemet (12), minst ett utstrekkbart kutteelement (16), et kamelement (18) og en kamelementlås; å strekke ut og trekke tilbake minst ett kutteelement (16) fra verktøylegemet (12) ved å aktivere kamelementet (18); å aktivere kamelementlåset nedihulls for å tillate tilbaketrekking av i det minste ett kutteelementet (16) fra en første konfigurasjonen i hvilken minst ett kutteelement (16) er utstrekt og å forhindre utstrekking av minst ett kutteelementet (16) fra en andre konfigurasjon i hvilken minst ett kutteelementet (16) er trukket tilbake, og å tillate fluid å passere gjennom rømm erve rktøye ts trakt (26) i den første og andre konfigurasjonen uten å strekke ut kutterne (16) når kamelementlåsen er aktivert.

15. Nedihullsoperasjon ifølge krav 14, hvor den omfatter det ytterligere trinnet å låse kutteelementet (16)i en tilbaketrukket konfigurasjon og gjen-vinne verktøyet fra borehullet.

16. Nedihullsoperasjon ifølge krav 14 eller 15, hvor den omfatter det ytterligere trinnet å tilveiebringe et mekanisk inngrep mellom en del av kamelementet (18) og en del av legemet (12).

17. Nedihullsoperasjon ifølge krav 14, 15, eller 16, hvor den omfatter det ytterligere trinnet å anbringe et parti av låsen mellom legemet (12) og kamelementet (18).

18. Nedihullsoperasjon ifølge hvilket som helst av kravene 14 til 17, hvor den omfatter de ytterligere trinnene å aktivere låsen ved å slippe eller pumpe en innretning fra overflaten for å samvirke med et parti av låsen, skape en trykkforskjell over låsen, og å aktivere låsen.

19. Nedihullsoperasjon ifølge hvilket som helst av kravene 14 til 18, hvor den omfatter det ytterligere trinnet å forflytte et parti av låsen i låsens lengderetning.

20. Nedihullsoperasjon ifølge hvilket som helst av kravene 14 til 19, hvor den omfatter det ytterligere trinnet innledningsvis å holde låsen i en inaktiv stilling.

21. Nedihullsoperasjon ifølge hvilket som helst av kravene 14 til 20, hvor den omfatter de ytterligere trinnene i det vesentlige å sperre en fluidpassasje gjennom låsen for å aktivere låsen, og deretter å reetablere fluidpassasje gjennom låsen.

22. Nedihullsoperasjon ifølge hvilket som helst av kravene 14 til 21, hvor den omfatter de ytterligere trinnene å aktivere låsen mens kutteelementet er utstrakt; å tillate at kutteelementet (16) returnere til en tilbaketrukket stilling; og deretter » sperre kutteelementet (16, i de„ tilbaketrukne stilling.