NO143236B - Anordning for anbringelse av et broenninstrument i riktig stilling - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for anbringelse av et brønninstrument, f.eks. et prøvetaker-instrument, i riktig stilling for utførelse av en brønn-operasjon, omfattende en mantel innrettet til å nedsenkes i borehullet i enden av en kabel, samt fjærende organer som rager ut fra mantelen for ettergivende anlegg mot veggen i borehullet.

Brønninstrumenter må ha en noe mindre diameter enn de borehull, hvori de skal anvendes. Det er derfor mulig for brønninstrumentet å passere uhindret gjennom borehullet og gjennom eventuelle innsnevringssoner i dette. Det er derved ønskelig at brønninstrumentet, etter å ha nådd den rik-tige dybde, kan plasseres i en foretrukket stilling i for-hold til borehullveggen. Det har tidligere vært benyttet fjærbøyler og bevegelige armer, for å holde brønninstru-mentet i den ønskede stilling for gjennomførelse av ar-beidsprosessen i brønnen. Det er ved foreliggende oppfinnelse frembragt en anordning av ny type, for fastholding av et brønninstrument i ønsket stilling for gjennomførelse av en slik brønnprosess.

Forundersøkelsen og produksjonen i forbindelse med olje-, gass- og andre naturforekomster som påtreffes i formasjoner eller lag av jord eller fjell under jordover-flaten, foregår som regel ved neddriving av et borehull i formasjonene. Selv om forskjellige teknikker står til rå-dighet for innhenting av opplysninger vedrørende beliggen-het og karakter av formasjoner som befinner seg under tidligere uborede overflatesoner, vil slik informasjon bare være approksiinativ. Det blir derfor ofte anvendt andre teknikker under og etter boreprosessene, for å innhente prøver av det materiale som er gjennomboret. En kjent teknikk for tilveiebringelse av slike prøver omfatter utskjæring av en "kjerne" av fjellet eller jorden, ved hjelp av en rørformet borkrone som er fastgjort til ytterenden av en rørstreng. Denne metode er tidskrevende og kostbar, idet det for hver kjerne som skal uttas og heves til overflaten, er nødvendig først å fjerne hele borstrengen fra borehullet. Kjerneprøvene blir av den grunn vanligvis bare tatt i begrensede mellomrom i løpet av boreprosessene. Det er videre kjent tilbaketrekkbare kjernesylindre som kan retur-neres til overflaten gjennom borstrengen, men slike kjernesylindre krever en betydelig mengde av spesialut-styr med innbefatning av spesielle elementer i borstrengen .

Ved en fremgangsmåte for prøvetaking, som kan gjen-nomføres til en vesentlig lavere pris, anvendes et wire-forbundet verktøy for selektiv innhenting av prøver i ethvert ønsket nivå fra veggen i et borehull. Dette verk-tøy, vanlig kjent som en "sideveggprøvetaker" ("sidewall sampler") omfatter en langstrakt mantel som i langsgående retning er forsynt med en rekke åpninger som fungerer på liknende måte som korte kanonløp, hvor hvert "løp" opptar en eksplosiv ladning og et prøvebeholderprosjektil som er innrettet for å utskytes i tverrgående retning inn i borehullveggen. Det er vanligvis anordnet en elektrisk strøm-krets for antennelse av ladningene fra et kontrollpunkt på overflaten. Da det videre er hensikten å gjenvinne de kjerneprøver som taes av prøvebeholderprosjektilene, er prosjektilene vanligvis forbundet med sideveggprøvetakerens mantel ved hjelp av én eller flere mindre kabler. Når prøvetakermantelen trekkes tilbake fra borehullet, vil det følgelig, ved hjelp av disse kabler, være mulig å trekke disse kjernebeholderprosjektiler som inneholder kjerneprø-vene, ut av borehullveggen, og føre dem til overflaten, sammen med sideveggprøvetakerens mantel.

Under anvendelse kan sideveggprøvetakeren, ved hjelp av konvensjonelt kabel- og heiseutstyr, nedfires til den bore-hullseksjon som befinner seg i tilgrensning til de formasjoner hvorfra det ønskes prøver. Ved påfølgende avfyring av én eller flere av "kanonene" kan motsvarende prøvebeholder-prosjektiler utskytes i tversgående retning inn i de til-grensende formasjoner. Ved opptrekking av prøvetakeren fra borehullet vil de ovennevnte tynne kabler som fortsatt er forbundet både med sideveggprøvetakeren og med de innleirede prøvebeholderprosjektiler, dra prosjektilene ut av formasjonen, idet prøvetakeren trekkes opp av borehullet.

På tross av de fordeler ved sideveggprøvetakeren, som representeres av selektivitet og hurtig prøvetaking, er an-vendelsen av sidevegg-prøvetakeren i hellende borehull forbundet med visse vanskeligheter. Borehull som avviker fra vertikalretningen har som regel et avlangt tverrsnitt hvis største akse ligger i vertikalplanet gjennom borehullaksen. Under prøvetakingen hviler sideveggprøvetakerens mantel mot undersiden av det hellende borehull, og dersom prøve-takerkanonene er rettet mot borehullets overside, vil prøvebeholderprosjektilene måtte krysse borehullet, innen de treffer den formasjon som skal prøves. Dette kan resultere i avsliting av kablene som forbinder prøvebehol-derpros jektilene med prøvetakermantelen, med derav følgende tap av den ønskede prøve. Uheldigvis er mange av sidevegg-prøvetakerne konstruert slik at instrumentets tyngdepunkt er beliggende i en posisjon som medfører at sideveggprøve-takeren innstilles i borehullet i den uønskede posisjon hvori prøvetakerkanonene er rettet mot borehullets øvre ende. Tidligere kjente metoder for overvinning av denne vanskelighet har vært basert på sentralisering av sidevegg-prøvetakeren, for å oppnå korrekt innretting av anordningen i borehullet. Ifølge foreliggende oppfinnelse angripes problemet på en vesentlig forskjellig måte, ved at det er anordnet midler for vending av sideveggprøvetakeren, slik at prøvetakerkanonene er rettet mot borehullets underside.

Når sideveggprøvetakeren føres gjennom borehullet, vil det være nødvendig å passere gjennom innsnevringssoner, og en stiv utadragende konstruksjon vil følgelig være uhen-siktsmessig. Det kan f.eks. være nødvendig at sidevegg-prøvetakeren føres gjennom en utblåsningspreventer eller annen hullinnsnevring, under nedfiring eller under opptrekking fra et borehull. En stiv, utadragende konstruksjon ville hindre prøvetakeren i å passere innsnevringssonen.

Som eksempel på kjent teknikk kan nevnes US-PS

3 272 268 som omhandler en anordning for sideveggprøveta-king. Denne sideveggprøvetaker innbefatter et langstrakt rørelement med en rekke åpninger som fungerer som korte kanonløp. Hvert kanonløp inneholder en eksplosiv ladning og et prosjektil som er innrettet for å avfyres i tversgående retning inn i borehullveggen. Når de eksplosive ladninger detoneres, avfyres prosjektilene inn i formasjonene i tilgrensning til anordningen. Prosjektilene er forbundet med anordningen ved hjelp av kabler. Ved opptrekking av prøvetakeren fra borehullet vil de ovennevnte kabler som fortsatt er forbundet både med prøvetakeren og med de innleirede prosjektil, dra prosjektilet ut av formasjon, slik at den ønskede prøve medføres til overflaten.

Fra US-PS 2 587 244 er det videre kjent en anordning for kutting av rør i en brønn. En versjon av anordningen er forsynt med fjærbøyler på yttersiden av apparathuset, som ligger an mot borerørets sidevegg og derved plasserer apparat mot rørets motsatte veggparti.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en anordning av den innledningsvis angitt art, som

ved særlig enkle konstruktive midler er istand til å utfø-re sin funksjon på en sikker og hensiktsmessig måte. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at de utadragende fjærorganer i sin helhet utgjøres av minst én skruefjær som er bøyet i form av en løkke med fjærendene festet til mantelveggen. Ifølge en foretrukket utføringsform rager skruefjæren utad i rett vinkel med brønninstrumentmantelen.

Skruefjæren som bringes i anlegg mot borehullveggen, holder brønninstrumentet i korrekt stilling for gjennomfø-relse av den ønskede brønnprosess. Den avrundede løkke-form på fjæren som ifølge oppfinnelsen er festet til brønninstrumentet sikrer herunder en myk og veltilpasset innretting av brønninstrumentet, som man ikke oppnår med de kjente konstruksjoner. Skruefjæren vil avbøyes mot siden av brønninstrumentet, slik at instrumentet kan passere gjennom innsnevringssoner i borehullet. Under anvendelse sammen med en sideveggprøvetaker, vil skruefjæren oppta rekylenergien, ved avfyring av prøvetakerkanonene. De ovennevnte samt andre trekk og fortrinn ved oppfinnelsen vil fremgå ved betraktning av etterfølgende detaljerte be-skrivelse i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et illustrerende sideriss, delvis i ver-tikalsnitt av en kjent sideveggprøvetaker som er plassert i et borehull. Fig. 2 viser et sideriss av et av kjerneprøveprosjek-tilene ifølge fig. 1, etter at prosjektilet er avfyrt inn i

formasjonene som omgir borehullet.

Fig. 3 viser et enderiss av en kjent sideveggprøve-taker som er plassert i et borehull.

Fig. 4 viser et sideriss av en sideveggprøvetaker,

med innbefatning av skruefjærinnretteren, i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Fig. 5 viser et forstørret sideriss av et parti av sideveggprøvetakeren ifølge fig. 4. Fig. 6 viser et enderiss av sideveggprøvetakeren ifølge fig. 4, anbragt i et borehull. Fig. 7 viser et forstørret sideriss av et parti av sideveggprøvetakeren ifølge fig. 4, anbragt i et borehull. Fig. 8 viser et sideriss av en kjent sideveggprøveta- - ker som er forsynt med en fjærbøyleinnretter. Fig. 9 viser et enderiss av den kjente sideveggprøve-taker ifølge fig. 8, anbragt i et borehull, og Fig. 10 viser et enderiss av en sideveggprøvetaker i henhold til foreliggende oppfinnelse, anbragt i et borehull.

Det henvises til fig. 1 som viser en sideveggprøveta-ker 1 av kjent type. Fig. 1 viser et vanlig borehull 2 som utgår fra markoverflaten 3. Borehullet 2 opptar den kjente sideveggprøvetaker 1 som er opphengt i borehullet i en kabel 4 som ved hjelp av et kabelhode 5 er forankret til sideveggprøvetakeren 1. Kabelen 4 kan være av en konvensjonell type som etter ønske, inneholder én eller flere elektriske ledninger. Kabelen 4 er forbundet med et kon-trollutstyr 6 som er anbragt på markoverflaten og som er innrettet for å føre sideveggprøvetakeren 1 inn i borehullet 2 samt ut av dette. Den dybde hvori prøvetakeren 1 er plassert i borehullet 2, kan bestemmes ved hjelp av et konvensjonelt målerhjul 7 som kabelen 4 henger ned fra og trekkes over.

Som vist omfatter sideveggprøvetakeren 1 en langs-strakt mantel 8 med en rekke prosjektiler 9 som er anordnet slik at de kan utskytes i tversgående retning inn i veggen av borehullet 2, som nærmere forklart i det etterføl-gende. Som det videre fremgår av fig. 1 og 2, er hvert prosjektil 9 forbundet med mantelen 8 ved én eller flere kabler 10, eller ved egnede, fleksible forbindelsesmidler av annen type.

Fig. 2 viser et snitt av borehullet 2 og den tidligere omtalte mantel 8, hvor prosjektilet 9 er avfyrt inn i veggen av borehullet 2, for uttaking av en prøve av det omgivende jordlag 3. Som det fremgår av fig. 1 og 2, er prosjektilet 9 forsynt med et utvidet kutteskjær 11, for utskjæring av et kjernehull 12 med større diameter enn mantelen av prosjektilet 9, for å unngå for tett innleiring i de mer komprimerte formasjoner av jordlaget 3. Lengden av de fastgjorte kabler 10 må være tilstrekkelig til at prosjektilet kan gjennomtrenge jordlaget 3 i tilstrekkelig dybde til å passere forbi eventuelle borslamavsetninger på sideveggen av borehullet 2. Ved uttrekking av mantelen 8 fra borehullet 2, vil kablene 10 dra hvert av prosjektilene 9 ut av det respektive kjernehull 12, og medføre prosjektilene oppad, slik at kjernen i hvert av prosjektilene 9 kan oppsamles på overflaten, for undersøkelse og analyse. Det er derved innlysende at da slike borehull som.vist i fig. 1 og 2, er av relativt liten diameter, må mantelen 8 nødvendigvis ha en enda mindre diameter, og følgelig må hvert kanonløp 13 ha en lengde som i hvert fall er noe mindre enn totaldiameteren av mantelen 8.

I fig. 3 er sideveggprøvetakeren 1, av kjent type, vist plassert i et avvikende eller hellende borehull 14. Borehullet 14 har, som vanlig ved hellende borehull, et avlangt tverrsnitt. Når den kjente sideveggprøvetaker 1 hviler mot den nedre side 15 av borehullet 14, vil det være en betraktelig avstand mellom prøvetakerens 1 mantel 8 og den øvre side 16 av borehullet 14. Det er følgelig åpenbart at prøvetakerprosjektilet 9 i prøvetakeren 1 vil måtte tilbakelegge en vesentlig avstand innen det treffer den øvre side 16 av borehullet 14, og at det oppstår et betydelig tap av kinetisk energi innen prøvetakerprosjek-tilet 9 treffer den øvre side 16 av borehullet 14. Det vil dessuten foreligge en risiko for brudd på forbindel-seskabelen 10, på grunn av avstanden mellom prøvetakeren 1 og den øvre side 16 av borehullet 14. En brutt kabel vil resultere i tap av prøvetakerprosjektilet 9, slik at den ønskede prøve uteblir. Prøvetakeren 1 har slik form og tyngdefordeling at prøvetakeren har tendens til å hvile mot den nedre side 15 av hellende borehull, med prosjektilene 9 rettet mot den øvre side av borehullet.

Det henvises til fig. 4 som viser en sideveggprøve-taker i henhold til den foreliggende oppfinnelse, som er forsynt med en innretteranordning i form av en skruefjær. Sideveggprøvetakeren er generelt betegnet med 17. Prøve-takeren 17 omfatter en langstrakt mantel 18 med en rekke prosjektiler 19 som er anordnet for utskyting i tversgående retning inn i en borehullvegg. En skruefjær 20 er fastgjort til den øvre ende og en skruefjær 21 til den nedre ende av mantelen 18. Skruefjærene 20 og 21 rager utad, stort sett loddrett på sideveggprøvetakerens 17 mantel 18. Den øvre skruefjær 20 er vist mer detaljert i fig. 5. Den ene ende 22 av skruefjæren 20 er innpasset i en åpning 2 3 i en monteringsplate 24 som rager ut fra mantelen 18. Enden av den ståltråd 25 som danner skruefjæren 20, er fastgjort til monteringsplaten 24. Den annen ende av skruefjæren 20 er innpasset i en åpning 27 i monterings-elementet 24. Den annen ende 28 av ståltråden som danner skruefjæren, er fastgjort til monteringsplaten 24.

En sideveggprøvetaker 17 er i fig. 6 vist plassert i et hellende eller avvikende borehull 29. Skruefjærene 20 og 21 som befinner seg i anlegg mot veggen av borehullet, holder sideveggprøvetakeren 17 i slik stilling at prøve-takerpros jektilene befinner seg umiddelbart ved veggen av borehullet 29 og er rettet mot denne. Dersom prøvetakeren 17 er tvunget til å passere gjennom en innsnevringssone i borehullet 29, vil skruefjærene 20 og 21 nedbøyes aksielt langs siden av mantelen 18, og derved tillate at prøveta-keren 17 føres gjennom innsnevringssonen. I fig. 7 er fjæren 20 vist i berøring med et fremspring 30 som rager ut fra veggen av borehullet 29. Skruefjæren 20 er derved bøyet inn mot siden av mantelen 18, og sideveggprøvetakeren 17 kan passere gjennom den forsnevring som dannes av frem-springet 30. Etter at prøvetakeren 17 har passert innsnevringssonen, vil skruefjæren 20 innta sin utgangsstilling hvori den rager stort sett rettvinklet utad fra mantelen 18.

En kvikksølvbryter er anbragt i sideveggprøvetakeren 17, for angivelse av at prøvetakeren befinner seg i posisjon for avfyring. Kvikksølvbryteren kan være av konvensjonell type, f.eks. som vist på side 282 i Electronics and Neucleonics Dictionary, Cook og Markus, McGraw-Hill, 1960. Kvikksølvbryteren slutter en elektrisk strømkrets med innbefatning av et signalorgan på markoverflaten,

når prøvetakeren 17 befinner seg i posisjon for avfyring, som vist i fig. 6. Kvikksølvbryteren forblir i åpen stilling hvis prøvetakeren befinner seg i andre stillinger.

Fig. 8 viser en annen sideveggprøvetaker 31 av kjent type. Denne prøvetaker 31 omfatter en mantel 32 som er innrettet for å føres gjennom et borehull på konvensjonell måte, ved hjelp av en kabel. En rekke prøvetakerprosjek-tiler 33 er montert på mantelen 32 og anordnet for avfyring i tversgående retning inn i de formasjoner som omgir borehullet (ikke vist). Mantelen 32 er forbundet med en fjærbøyle 34 for innretting av prøvetakeren 31 i korrekt stilling for avfyring. Sideveggprøvetakeren 31 er plassert i et hellende borehull 35, som vist i fig. 9. Midtaksen 36 av prøvetakerprosjektilene 33 bestemmer avfyrings-retningen for prosjektilene 33. Vinkelen "a" mellom prosjektilets 33 avfyringsretning (midtaksen 36) og linjen 37 (en horisontallinje) burde være ca. 90° for optimal funksjon av sideveggprøvetakeren. Det er åpenbart at avstanden "a" mellom prøvetakerprosjektilets 33 midtakse 36 og berøringspunktet for fjærbøylen 34 og veggen av borehullet 35 vil innvirke på avfyringsvinkelen "a". Ved denne kjente sideveggprøvetaker er avstanden "a" liten og avfyringsvinkelen meget mindre enn den optimale 90°-vinkel.

En sideveggprøvetaker 38 er i fig. 10 vist plassert

i et borehull 39. Prøvetakeren 38 omfatter en mantel 40, prøvetakerprosjektil 41 og en skruefjærinnretter 42. Avstanden "a^" mellom prosjektilets 41 midtakse 43 og berø-ringspunktet mellom skruefjærinnretteren 4 2 og veggen av borehullet 39 er større enn avstanden "a" ved den kjente sideveggprøvetaker 31. Vinkelen "a^" mellom midtaksen 43 og linjen 44 (en horisontallinje) er likeledes større enn vinkelen "a" ved den kjente prøvetaker og nærmer seg den optimale 90°-vinkel. Skruefjærinnretteren 42 forbedrer funksjonen av sideveggprøvetakeren 38 ved å tilveiebringe

.en gunstigere avfyringsvinkel.

Claims (2)

1. Anordning for anbringelse av et brønninstrument, f.eks. et prøvetakerinstrument, i riktig stilling for utførelse av en brønnoperasjon, omfattende en mantel (18) innrettet til å nedsenkes i borehullet i enden av en kabel (4), samt fjærende organer (20) som rager ut fra mantelen for ettergivende anlegg mot veggen i borehullet, karakterisert ved at de ut-ragende fjærorganer i sin helhet utgjøres av minst én skruefjær (20) som er bøyet i form av en løkke med fjærenden festet til mantelveggen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at skruefjærløkken (20) rager stort sett vinkelrett ut fra mantelen (18).