DK178358B1 - Enhed til at skære i et brøndrør - Google Patents

Abstract

Opfindelsen angår et system til at injicere en substans i et hulrum, der omgiver en brøndboring, med en enhed, som skal indføres i et brøndrør, hvilken enhed omfatter: en skæredel, som er i stand til at frembringe et hul gennem brøndrøret; et substanskamrner til opbevaring af substansen; et substans injektionsdel, som kan injicere substansen ind i hulrummet. Systemet har en skæredel med et kammer med en første og en anden ende, og har en væg, der omgiver kammeret, og omfatter mindst et indløb for substans ved den første ende og omfatter et udløb for afgivelse gennem brøndrøret og ind i det ringformede hulrum ved den anden ende.

Description

Enhed til at skære ind i et brøndrør

Den foreliggende opfindelse angår et system til at injicere en substans i dethulrum, der omgiver et brøndrør, hvilket system omfatter: en skæredel, somer i stand til at frembringe et hul gennem brøndrøret; et substanskammer tilopbevaring af substansen; en substans-injektionsdel, som kan injicere sub¬stansen ind i hulrummet.

Efter at en brønd er blevet boret, indføres der et brøndrør i brønden. Et så¬dant brøndrør kan være et foringsrør eller et beklædningsrør. Den udvendigediameter af foringsrøret er mindre end den indvendige diameter af brøndbo¬ringen, hvorved der tilvejebringes et annulushulrum, eller ringkanal, mellemforingsrøret og brøndboringen. Brøndrøret er perforeret ved en eller flere zo¬ner for at tillade carbonhydrider at strømme ind i røret. Til tider produceresder forurenende stoffer, såsom vand eller sand, sammen med carbonhydri¬der fra en del af formationerne omkring et brøndrør. Derfor er det af og tilpåkrævet at forsegle brøndrøret i forhold en del af det ringformede hulrum,som indeholder uønskede forurenende stoffer.

En af de teknikker, der bruges til at forsegle en ønsket del af f.eks. et forings¬rør, består i at isolere en indvendig del af foringsrøret ved hjælp af midlertidi¬ge pakninger. Cement eller anden hærdbar substans pumpes derefter ned tilden isolerede zone for at forsegle de perforerede åbninger i den ønskede delaf foringen. Hvis det senere ønskes at producere fra en zone, der befindersig længere nede i foringen, er det så nødvendigt at fjerne eller gennem¬trænge den hærdede zone.

I US patent nr. 6.955.216 beskrives en indretning til at injicere et fluidum i enjordformation, som omgiver en brønd. Indretningen omfatter et legeme, somer hensigtsmæssigt til at blive anbragt i en brøndboring og er tilvejebragt medet fluidumkammer til opbevaring af hensigtsmæssigt forseglingsmateriale, og et par oppustelige pakninger, som er anbragt således, at en del af brøndbo¬ringen mellem pakningerne isoleres, når pakningerne pustes op. Det hen¬sigtsmæssige forseglingsmateriale bliver derefter injiceret under tryk i forma¬tionen gennem de perforeringer, som er isoleret mellem pakningerne.

Fra US patent nr. 1.962.961 kendes en enhed med en række af de i indled¬ningen til patentkrav 1 angivne træk. Med denne enhed er det vanskeligt atpåføre en konstant skærekraft på brøndrøret.

Det er et formål med opfindelsen at tilvejebringe et hidtil ukendt system til atetablere en eller flere barrierer ved enhver position uden for et brøndrør ogtilvejebringe en i det væsentlige fri passage inde i brøndrøret.

Formålet med opfindelsen opnås derved, at skæredelene er i forbindelsemed substanskammeret med henblik på afgivelse af substansen gennemhullet via skæredelen.

Tilførslen af substans gennem skæredelen efterlader indersiden af brøndrø¬ret mere eller mindre uberørt af substansen, og derfor er det ikke længerenødvendigt med efterfølgende udboring af en hærdet zone.

Det er et yderligere formål med opfindelsen at tilvejebringe et system, somhar en skæredel, der er i det væsentlige automatisk i drift.

Det er endnu et formål med opfindelsen at tilvejebringe et system med enskæredel, som er i det væsentlige automatisk i drift og som altid påfører en idet væsentlige konstant skærekraft på brøndrøret.

Ifølge en udførelsesform for opfindelsen er systemet, der er forsynet med enskæredel, indrettet til at skære et i det væsentlige cirkulært hul gennem etbrøndrør.

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen omfatter skæredelen enførste og en anden kappe, som er indbyrdes forbundne, således at et mo¬ment, der påføres den første kappe, tilvejebringer aksial forskydning af denførste kappe.

Ifølge et andet aspekt tilvejebringes der med opfindelsen en fremgangsmådetil at injicere en substans i det hulrum, der omgiver en brøndboring, med enenhed, som skal indføres i en brøndboring og som har en del til udskæring afhuller, som er stand til at skære et hul gennem et brøndrør, et substanskam¬mer til opbevaring af substansen samt en substans-injektionsdel, som kaninjicere substans gennem substans-fremførende midler inde i skæredelen ogind i hulrummet, hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin: at indføreenheden i brøndrøret; at danne en passage gennem brøndrøret og ind i hul¬rummet ved at skære et hul gennem brøndrøret og derved etablere en sub¬stanskanal i hulrummet; at injicere en substans gennem passagen ind i dethulrum, der omgiver brøndrøret, for at skabe mindst en barriere på ydersidenaf brøndrøret, og trække enheden tilbage, hvorved der tilvejebringes en i detvæsentlige fri passage inde i brøndrøret.

Opfindelsen vil nu blive beskrevet mere detaljeret, idet der henvises til dentilhørende tegning.

Fig. 1 viser skematisk et delvist længdesnit gennem den i et brøndrør indfør¬te enhed;

Fig. 2 vise et skematisk tværsnit gennem en skæredel ifølge en udførelses¬form for opfindelsen, som viser driftsprincippet for indretningen, når der skæ¬res;

Fig. 3 er et skematisk tværsnitsbillede gennem en skæredel ifølge en yderli¬gere udførelsesform for opfindelsen, som viser driftsprincippet for indretnin¬gen, når den skærer i et brøndrør;

Fig. 4 er et skematisk tværsnitsbillede gennem et brøndrør med en enhedindført, og hvor skæredelen er i en udtrukket stilling;

Fig. 5 vise et fjederbelastet understøtning for enheden; og

Fig. 6 er en skematisk afbildning af en skæredel, som er udstyret med midlertil at gøre det nemmere at blande substanser.

Fig. 1 viser et udsnit af en udførelsesform for et system til at injicere en sub¬stans i det hulrum, der omgiver et brøndrør. Systemet er anbragt inde i enbærer 70, der understøttes af hjul 50. Bæreren befinder sig i et brøndrør 13.Den udvendige diameter af brøndrøret 13 er mindre end den indvendige di¬ameter af brøndboringen, hvorved der tilvejebringes et annulushulrum 38,eller ringkanal, mellem brøndrøret og formationen 37. Normalt udvindes car-bonhydrider fra den omgivende formation gennem perforeringer (ikke vist) ibrøndrøret og passerer til overfladen gennem brøndrøret.

Imidlertid produceres der af og til uønskede elementer, såsom f.eks. sandeller vand, sammen med carbonhydrider fra en del af formationerne, der om¬giver et brøndrør. Derfor er det somme tider nødvendigt at forsegle brøndrø¬ret fra en del af det ringformede hulrum, som indeholder uønskede forure¬nende stoffer. Systemet ifølge opfindelsen er i stand til at skabe en eller flerebarrierer på ydersiden af et rør eller en ledning.

Systemet ifølge en udførelsesform for den på fig. 1 viste opfindelse omfatter:en bærer 70; en skæredel 10, som er i stand til at frembringe et hul gennemvæggen af et brøndrør 13; to substanskamre 34, 35 til opbevaring af sub- stans og en substans-injektionsdel 29, 31, 32. Substans-injektionsdelen er istand til at injicere substansen gennem skæredelen, når skæredelen førstbringes til at strække sig gennem væggen af brøndrøret 13 og ind i det hul¬rum 38, der omgiver brøndrøret 13.

Substanskammeret omfatter to cylindre 34, 35, og hver cylinder i er sub¬stans-forbindelse med skæredelen 10 via et separat rør 41,42. Hvert rør erforsynet med ventilorganer 45 til at åbne og lukke substans-forbindelsen mel¬lem skæredelen og substanskammeret 34, 35.

Substans-injektionsdelene omfatter to stempler 31, 32, som er i stand til atglide på en indvendig overflade af cylindrene 34, 35. Hvert stempel 31,32 erforbundet til et kraftoverførende stempel 29 ved hjælp af stempelstænger 48.Det kraftoverførende stempel 29 er glidbart udformet inde i en cylinder 49. Tokamre 28, 46 er tilvejebragt inde i cylinderen; en på hver side af stemplet.Kammeret 46 er fortrinsvis i substans-kommunikation med brønden ved enåbning 47, hvorved der tilvejebringes brøndboringstryk i kammeret 46. Detandet kammer 28 er forseglet i forhold til brøndboringen og har et indvendigttryk, som er lavere end brøndboringstrykket. Det indvendige tryk kan fordel¬agtigt etableres ved overfladen, og kammeret 28 har derfor et tryk, som er idet væsentlige lig med overfladetrykket.

Forskellen i det indvendige tryk mellem de to kamre 28 og 46 på hver side afstemplet 29 tilvejebringer en kraft på stemplet 29, som medfører et tryk i cy¬lindrene, som er højere end brøndboringstrykket, så længe systemet er i li¬gevægt.

Når ventilerne 45 først åbnes, vil den kraft, der udøves af brøndboringstryk¬ket på området af stemplet 29, overstige den kraft, der udøves af brøndbo¬ringstrykket på stemplerne 31 og 32, hvorved der tilvejebringes bevægelse afde indbyrdes forbundne stempler 29, 31 og 32 og derved også injektion af substans fra substanskamrene 34, 35 via skæredelen 10 og ind i det ringfor¬mede hulrum 38.

Når stemplet 29 er trykket helt i bund vil trykket i kammeret 28 stige som føl¬ge af reduktionen i volumenet. For at forhindre trykket i at stige til et punkt,hvor det virker mod tømning af kamrene 34 og 35, kan kammeret 28 fortrins¬vis være i substanskommunikation med bagsiden af stemplerne 31a, 32a.Alternativt kan kammeret 28 være længere end cylindrene 34, 35.

For tilvejebringelse af en hensigtsmæssig modkraft og fastholdelse af indret¬ningen, medens skæring gennem væggen af brøndrøret 13 finder sted, kanenheden fortrinsvis være tilvejebragt med mindst to tilbagetrækkeli-ge/forlængelige hjulenheder 50. Fljulenheden 50 medfører også nem indfø¬ring (rulning) af indretningen i brøndrøret 13. Imidlertid udgør den viste udfø¬relsesform af hjulenheden 50 kun en fremgangsmåde til fastgørelse af ind¬retningen; der findes andre mulige løsninger, såsom forlængerpuder osv.

Der nu henvises til fig. 2, som viser en udførelsesform for skæredelen 10ifølge opfindelsen.

Den hule skæredel er forsynet med et kammer 14 med en første ende 17 ogen anden ende 15 og som har en væg 3, der omgiver kammeret og omfattermindst et indløb 11, 12 for substans ved den første ende og omfatter et udløbfor afgivelse af substans gennem væggen af brøndrøret og ind i det ringfor¬mede hulrum ved den anden ende 15.

Til højre på tegningen vises udelukkende til illustration skæredelen 10 i ud¬trukket position, og til vestre på tegningen vises ligeledes til illustration skæ¬redelen i tilbagetrukket position. Skæredelen 10 har et hovedværktøjslegeme18 og omfatter to roterbare, koncentriske kapper 1, 3 og en motor 26 (ikkevist på fig. 2). Kappen 1 er fortrinsvis forsynet med indvendigt gevind til for¬ bindelse med den indvendige kappe 3, som har udvendigt gevind. Hver af deto kapper 1, 3 kan rotere omkring en fælles midterakse a. Den udvendigekappe 1 kan fortrinsvis forsynes med en top 16 af hensigtsmæssigt materia¬le, såsom f.eks. diamant eller carbid til at skære/slibe sig ind i væggen af etbrøndrør. I den viste udførelsesform er den udvendige kappe 1 desuden for¬synet med en gearmekanisme 5, som er forbundet til motoren 26. Gearme¬kanismen 5 kan fortrinsvis understøttes af kuglelejer 4.

I den viste udførelsesform er den indvendige kappe 3 forbundet til hoved¬værktøjslegemet 18 ved friktionsforbindelse 18, 9, 7, som omfatter en frikti¬onsudviklende pude 9. Friktionspuden 9 er stift fastgjort til den indvendigekappe 3. Puden 9 tvinges mod hovedværktøjslegemet 18 af en fjedermeka¬nisme 7. Friktionsforbindelsen 18, 9, 7, som beskrives mere detaljeret neden¬for, sikrer rotation af kappen 3, når et moment, som overstiger en given vær¬di, påføres på kappen 3.

Skæredelen kan fortrinsvis omfatte en smudsring 2 mellem den indvendigeog den udvendige kappe, og ifølge en udførelsesform omfatter kappen 1desuden en kærv 6.

Når en motor roterer gearmekanismen 5 i skæredelen 10 ifølge fig. 2, vil denudvendige kappe 1 begynde at translatere som følge af den relative bevæ¬gelse i gevindene mellem kappen 1 og kappen 3. Hvis den er opadgående viltranslateringen fortsætte, indtil kappen 1 møder en begrænsning såsomf.eks. væggen af et brøndrør, hvori der skal skæres et hul.

På det tidspunkt vil momentet i systemet øges, indtil det når op på en værdi,hvor den aksiale belastning på den udvendige kappe bringer friktionspuden 9(mellem hovedværktøjslegemet 18 og den indvendige kappe 3) til at glide,hvorved den indvendige kappe 3 bringes til at rotere sammen med den ud¬vendige kappe 1, hvilket resulterer i en slibende/skærende virkning. Denne slibning vil fortsætte, indtil den aksiale belastning på kappen 1 aftager til enværdi, som er lavere end omtalte givne værdi, hvor friktionsforbindelsen gli¬der, hvorved den indvendige kappe 3 bringes til at stoppe med at rotere, ogden udvendige kappe 1 bringes til at passere et lille stykke længere, osv.

Der henvises nu til fig. 3, som viser en yderligere udførelsesform af en skæ¬redel 10 ifølge opfindelsen. Til højre på tegningen vises ligesom på fig. 2 ogogså udelukkende til illustration skæredelen 10 i udtrukket position, og tilvenstre på tegningen vises ligeledes til illustration skæredelen 10 i tilbage¬trukket position. Skæredelen ifølge denne udførelsesform omfatter desuden:et hovedværktøjslegeme 18 og to roterbare, indbyrdes forbundne, koncentri¬ske kapper 1,3 samt en motor 26 (ikke vist på fig. 3), og den udvendige kap¬pe er ligeledes i denne udførelsesform forsynet med en top af hensigtsmæs¬sigt slibemateriale 16 til at skære ind i et brøndrør. Imidlertid er friktionsfor¬bindelsen 9, 3, som tillader rotation af den indvendige kappe, ikke, som i denpå fig. 2 viste udførelsesform, anbragt således, at en aksial kraft, der påføresden indvendige kappe og i retning mod hovedlegemet, øger friktionskraften.

I ovenstående, på fig. 3 viste udførelsesform skubber fjedermekanismen 7friktionspuden 9, som er stift fastgjort til hovedværktøjslegemet, i retning modtoppen/oversiden af en flange 8 på kappen 3, hvorved der tilvejebringes enfriktionsforbindelse, som har et meget konstant friktionsniveau, og som ogsåer uafhængigt af den aksiale belastning, der påføres den indvendige bøsning3 af den udvendige kappe 1 under skæring/slibning.

Dette medfører, at glidningen mellem hovedværktøjslegemet og den indven¬dige kappe forekommer ved en særdeles veldefineret (nedadrettet), aksialkraft, og derfor vises ved denne udførelsesform en skæredel, som altid påfø¬rer en i det væsentlige konstant og veldefineret skære- eller slibekraft modbrøndrøret.

Der henvises nu til fig. 4, som viser en udførelsesform for opfindelsen, hvorsystemet inkorporeres i en bærer 70, som understøttes af hjul 50. Systemetindføres i et brøndrør 13, og hjulenheden 50 er i sin udtrukne position, såle¬des at bæreren skubbes mod brøndrøret 13. Skæredelen 10 strækker sigmod væggen af brøndrøret 13, og bæreren 70 forsynes fortrinsvis med enforsegling 51, som forhindrer lækage af den injicerede substans mellembrøndrøret 13 og bæreren 70.

På fig. 5 vises en fjederbelastet understøtning for enheden 50. Hjulenheden50 holdes i indgreb (udtrukket) med et brøndrør (ikke vist) ved hjælp af enfjedermekanisme 51. Hjulmekanismen 50 omfatter i den viste udførelsesformto ben 56 og 57. Hvert af benene 56, 57 er forbundet til en delt understøtning 53 af en skruefjeder 51, og hvert af de to ben 56 og 57 er ligeledes roterbartforbundet til et hjul. Desuden er benene 56, 57 roterbart forbundet til under¬støtningen 70 af understøtningerne 52, 55. De to understøtninger 52 og 55 erforskellige, i og med at understøtningen 52 (til venstre på tegningen) er stiftforbundet til benet 56, og understøtningen 55 er glidbart monteret i en spalte 54 i benet 57, hvorved hjulenheden gøres selvudtrækkende.

På fig. 6 viser en yderligere udførelsesform af en skæredel ifølge opfindel¬sen. Skæredelen 10 er forsynet med invendige vægge 60, 61, 62, 63 og 64,som begrænser en substans, så den skifter retning og hastighed under sinpassage gennem skæredelen. Denne opbygning sikrer, at substansen ellersubstanserne blandes tilstrækkeligt under sin passage gennem skæredelen10. Pladen 60, som vender mod udløbet 15, kan fordelagtigt forsynes medrelativt små huller for at sikre en høj forsyningshastighed af substan-sen/substanserne.

Om end skæredelen er blevet omtalt i forbindelse med et system, som har toindbyrdes forbundene kapper, hvor den udvendige kappe udtrækkes til slib¬ende kontakt med brøndrøret, kan skæredelen ifølge en anden udførelses¬ form i stedet udvise en udtrækkelig, indvendig kappe til slibekontakt medbrøndrøret.

Når der anvendes et system ifølge opfindelsen bliver enheden indlednings¬vist indført og indrullet i et brøndrør og til en position, hvor der skal tilveje¬bringes en forsegling. Indretningens position kan fordelagtigt overvåges aff.eks. senderorganer, men andre hensigtsmæssige organer kan anvendes.Enheden kan omfatte midler, som er indrettet til at bringe bæreren til at rote¬re, således at bæreren kan anbringes i enhver position i rørets radialplan.

Når enheden først har nået den ønskede position, aktiveres motoren i denhulskærende del, så den skærer et hul gennem brøndrøret. Når hullet eretableret, og medens skærekapperne forløber gennem brøndrøret, injiceresen eller flere substanser ind i den hule skæredel og videre ind i ringhulrum¬met, hvorved det gøres nemmere at blande f.eks. et tokomponentsystem,inden dette indføres i ringhulrummet.

Når en tilstrækkelig mængde substans først er indført i annulushulrummet,kan motoren mod-roteres med henblik på at tilbagetrække kappen i skærede¬len. Idet forseglingssammensætningen nu er blevet presset ind i ringhulrum¬met, fjernes systemet fra røret. Hvis der skal bores mange huller kan det væ¬re fordelagtigt at færdiggøre substansinjektionen ved afsluttende at skylleskæredelen med en relativt lille mængde ikke-hærdnende substans for atforhindre, at skæredelen tilstoppes af hærdet materiale.

Systemet er især hensigtsmæssigt til at reparere brønde, som producerercarbonhydrider, men idet det overordnede energiforbrug af indretningen ersærdeles lavt, og indretningen er selvstændigt (borekræfterne genereres in¬den i skæredelen), er det derfor uafhængigt af eksterne enheder. Som følgeheraf kan der fremstilles en barriere uden for et rør i stort set enhver type rør eller ledning, som er anbragt i jorden; det kan endda påføres på ethvert rørinde i et hulrum.

Det skal imidlertid bemærkes, at skæredelen er i stand til at arbejde og fun¬gere uafhængigt af de øvrige tekniske træk, der nævnes i ansøgningen, ogden kan implementeres uafhængigt i mange andre sammenhænge. Det skalogså bemærkes, at i andre udførelsesformer kunne rotationselementet for¬bindes til den indvendige kappe, således at et moment, der påføres på denindvendige kappe, tilvejebringer aksial forskydning af denne kappe. Desudenbehøver den indvendige kappe ifølge nogle udførelsesformer ikke nødven¬digvis være hul, men kunne være et massivt rørelement. Imidlertid er detteikke altid nøvendigt, om end det første og det andet element (1,3) vises somhavende en fælles midterakse (a), som de roterer omkring, og ifølge andreudførelsesformer kunne det første (1) og det andet (3) element f.eks. anbrin¬ges side om side.

Gevindet mellem de to rørelementer behøver ikke være et traditionelt gevind,men kunne også omfatte f.eks. en stift, som er anbragt i en skrå spalte ellerandet arrangement, som fagmanden har kendskab til udvirker aksial bevæ¬gelse.

Det skal ligeledes bemærkes, at et substanskammer og en substansinjice¬rende del som beskrevet ovenfor også er i stand til at arbejde og fungereuafhængigt af øvrige tekniske træk.

Claims (7)

1. Enhed til at skære ind i et brøndrør, hvilken enhed omfatter: • et hovedværktøjslegeme (18); • et første element (1) og et andet element (3), hvilke elementer (1,3) erindbyrdes forbundne og begge har en akse, som de kan rotere om¬kring; • en motor, som er forbundet til det første element (1), hvilket førsteelement har en del (16), som er indrettet til skærende indgreb medbrøndrøret, kendetegnet ved at det andet element (3) er forbundet til hovedværktøjsle¬gemet (18) ved friktionsforbindelse (18, 9, 7), idet de to elementer er indbyr¬des forbundne via gevind, således at et moment, der påføres af motorele¬mentet (5) på det første element, tilvejebringer aksial forskydning af det før¬ste (1) element til skærende indgreb med brøndrøret.

2. Enhed ifølge krav 1, kendetegnet ved at det første element roterer sam¬men med det andet element (3) omkring en fælles midterakse (a).

3. Enhed ifølge krav 1, kendetegnet ved at friktionsforbindelsen (18, 9, 7) erindrettet således, at det andet element (3) roterer sammen med det førsteelement (1) omkring deres fælles midterakse (a), når aksialkraften overstigeren given værdi.

4. Enhed ifølge krav 3, kendetegnet ved at friktionsforbindelsen (18, 9, 7) erindrettet således, at en aksialkraft påført på et element (1,3) og i retning modhovedværktøjslegemet øger friktionskraften.

5. Enhed ifølge krav 3, kendetegnet ved at friktionskraften (18, 9, 7) er ind¬rettet således, at en aksialkraft påført på et element (1, 3) og i retning modhovedværktøjslegemet formindsker friktionskraften.

6. Enhed ifølge krav 5, kendetegnet ved at det første (1) og det andet (3)element er hule kapper.

7. Enhed ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved at sy¬stemet omfatter midler til at styre og måle forskydningen af et rørformet ele¬ment (1,3).