NO821749L - Fremgangsmaate og apparat for setting og sementering av roer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører setting og sementering av rør i undervannsformasjoner og, spesielt, setting og sementering i undervanns-bunnlag av den første rørstreng (strukturelt rør) som settes i en offshore brønnboreoperasjon.

Ved de vanlige metoder for setting av strukturelle forings-rør ved offshore boreoperasjoner blir en midlertidig førings-basis senket på føringsline fra vannoverflaten og plassert på havbunnen. En åpning gjennom sentrum av føringsbasisen er plassert over stedet for brønnen som skal bores og tjener som en gjeninnføringsinnretning til brønnstedet. En streng av borerør med en borkrone på den nedre ende derav blir så senket gjennom åpningen i føringsbasen og et hull bores i havbunnen til settedybden for den strukturelle rørstreng. Føringsliner blir benyttet for føring av borstrengen til åpningen i føringsbasisen. Borerøret blir fjernet fra det borde hull til vannoverflaten. Det strukturelle foringsrør blir så senket gjennom åpningen i den temporære føringsbasis og inn i det borde hull, ført av føringsliner, på borerøret ved hjelp av et egnet setteverktøy som forbindes med den nedre enden av borerøret og som er frigivbart forbundet til det strukturelle foringsrør. En permanent føringsbasis blir festet til en øvre ende av foringsrøret. Når det strukturelle foringsrør er blitt satt inn blir det sementert på plass. Setteverktøyet blir frigitt fra den strukturelle foringsrørstreng og fjernet sammen med borestrengen til vannoverflaten.

På et sted hvor det foreligger myk, ustabil, ukonsolidert sjøbunn kan den temporære føringsbais synke under sjøbunnen noe som gjør den ubrukelig som en gjeninnføringsinnretning.

Av denne grunn og også på grunn av andre problemer såsom sterkt hullustabilitet og tap av borefluidum (som benyttes for å styre formasjonstrykket og å rense og stabilisere brønnboringen) inn i formasjonen, er denne metode for setting og sementering av strukturelle foringsrørstrenger ikke til

fredsstillende på slike steder.

Foreliggende oppfinnelse overvinner disse problemer ved

å tillate at den strukturelle foringsrørstreng kan sement-eres på plass før den frigis fra borerør-settestrengen slik at det derved elimineres behovet for boring av et hull før settingen av den strukturelle foringsrørstreng. Videre eliminerer oppfinnelsen behovet for setting av en temporær føringsbasis. Dette trekk gjør oppfinnelsen også fordelaktig ved bruk ved normale, faste bunnsteder. Betydelig riggetid blir innspart ved å eliminere settingen av en temorær føringsbasis når rør settes i et sted av hver av typene.

Apparatet for setting og anbringelse av (strukturelle)

rør med stor diameter i samsvar med foreliggende oppfinnelse innbefatter en spylesko som er festet inn i enden på det store rør. Skoen omfatter en sylindrisk del som inneholder en indre beholder som er utstyrt med et øvre sete, en polert boring, en tilbakeslagsventil og et kammer. Et antall spyle-rør med åpne ender er forbundet til kammeret ved deres øvre ender og utstrekker seg til den nedre enden av skoen med deres nedre ender. Dyser er plassert i enden av rørene som anordnet for å lette en bortvasking av formasjon fra fronten av skoen for dannelsen av hullet for det store rør. Beholderen og rørene ble sementert på plass i skoen med den øvre enden av beholderen og den nedre enden av rørene dannende kontinuerlige strømningsbaner gjennom ventilen.

En stingerdel er forbundet med den nedre ende av et (bore) rør med mindre diameter. Stingeren inneholder avtetninger, er innsettbare i beholderen og avtettet mot den polerte boring til beholderen. Det mindre rør inneholder også

en lukkedel som fribart og avtettende samvirker med den øvre ende til den større rørstreng. En permanent førings-basis er også forbundet med denne øvre enden av den større rørstreng. Det mindre rør inneholder også en bumperdel,

en teleskopisk del, for tilpasningsformål. Lukkedelen kan være utstyrt med en åpning til hvilken det er forbundet en slange for måling ved overflaten av trykk i det store rør.

Fremgangsmåte i samsvar med foreliggende oppfinnelse innbefatter trinnene med senking av den større rørstreng på

den mindre rørstreng fra vannoverflaten til sjøbunnen og pumping av fluidum gjennom den mindre rørstreng og ut gjennom spyleskoen som er forbundet med den nedre ende av den større rørstreng mens rørstrengene senkes til den for-utbestemte anbringelsesdybde for den større rørstreng er nådd. Sementoppslemming blir så pumpet gjennom den mindre rørstreng og spyleskoen for å sementere den større rørstreng på plass. Den mindre rørstreng blir så frigjort fra den øvre ende av den større rørstreng og fjernet til vannoverflaten.

Fig. 1 er et vertikalt, delvis gjennomskåret riss av

spyleskoen ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 er et riss langs linjen 2-2 på fig. 1,

fig. 3 er et vertikalt, delvis gjennomskåret riss som illustrerer stingerdelen til en borerørdel plassert

i beholderen til spyleskoen,

fig. 4 er et snitt som illustrerer dyseenden til et av spyle-rørene,

fig. 5 er et planriss av den øverste ende av det strukturelle foringsrør,

fig. 6 er et riss langs linjen 6-6 på fig. 5,

fig. 7 er et planriss av lukkedelen montert på borestrengen, fig. 8 er et riss langs linjene 8-8 på fig. 7,

fig. 9 er et vertikalt, delvis gjennomskåret riss av det strukturelle foringsrør, spyleskoen og anordningen av borerør og stinger i det strukturelle foringsrør og spyleskoen,

fig. 9A er et vertikalt tverrsnitt av den øverste enden av det strukturelle foringsrør som viser borerøret og lukkedelen anordnet i det strukturelle foringsrør og en permanent føringsbasis festet til den øvre

enden av det strukturelle foringsrør, og

fig. 10, 11 og 12 illustrerer trinn ved settingen og sementeringen av det strukturelle foringsrør i sjøbunnen.

Fig. 1 og 2 viser en spylesko 10 som er utformet av et sylindrisk hus 10a som inneholder en øvre sentral plassert rørformet beholder 11, hvis indre diameter utformer den polert boring 12. Den øvre enden av beholderen 11 danner et sete 12a. Den nederste enden av beholderen 11 danner et utløpskammer 13 som inneholder åpninger 14 til hver av hvilken det er forbundet et spylerør 15. Rørene er fortrinnsvis anordnet i et konsentrisk ringmønster. Rørbeholderen og rørene holdes på plass med sement 10b. Tre av de ytre ring-rør 15a er krummet til en vertikal ende og tre av de ytre ringrør 15b utstrekker seg i en vinkel. De er alternerende plassert som vist på fig. 2. De tre indre ringrør 15c utstrekker seg i en vinkel og senterrøret 15d utstrekker seg vertikalt. Som vist på fig. 4 inneholder hvert spylerør 15 en dyse 16 som er innsettbar og holdes på plass av en sneppring 17. Beholderen 11 inneholder også en tilbake-slags-kuleventil 18. Kulen ligger an mot et sete 19 for å stenge av oppoverrettet strømning av fluidum gjennom ventilen.

Som det fremgår av fig. 3 er den nedre enden av et borerør

25 gjenget inn i en borerørdel 2 6 som er utstyrt med en stinger 27 som er vist plassert i beholderen 11. Stingeren 27 er utstyrt med en serie avstandsplasserte avtetninger 28 som avtetter mot boringen 12 i beholderen 11.

Som vist på fig. 5 og 6 inneholder den øvre ende 3 0 av

et strukturelt foringrør 31 et antall J-spor 32 som er avstandsplassert rundt den indre vegg til den øvre ende 30 på det strukturelle foringsrør. Under henvisning til fig. 7 og 8 innbefatter en lukkedel 35 en sylindrisk del 36 som inneholder avstandsplasserte ører 37 som kan samvirke med J-spor 32 på det strukturelle foringsrør. Rø-delene 38 og 39 er festet til borerøret på hver side av lukkedelen 36. Rørdelene 38 og 39 og boringen 36a til delen 36 danner en kontinuerlig passasje. Avtetninger 35a er anordnet på den ytre flate til lukkedelen 3 6 for avtetning mot den indre flate på det strukturelle foringsrør 31. En åpning 40 kan være dannet i delen 36 til hvilken det kan festes en slange eller ledning 42 som utstrekker seg til vannflaten.

Den måten som spyleskoen 10, det strukturelle foringsrør

31 og borerøret 25 og lukkedelen 35 er anordnet på er illustrert på fig. 9 og 9A. Spyleskoen 10 er forbundet, fortrinnsvis sveiset, til den nedre ende på det strukturelle foringsrør 31, som antydet ved 41. Borerøret 25 innbefatter en vanlig bumperdel 25a for å tillate riktig avstands-tilpasning av borerøret mellom lukkedelen 35 og stingersetet 12a. Lukkedelen 35 er festet inn i den øvre ende 30 på det strukturelle foringsrør 31 og avtetningen 39 avstenger den indre flate ved denne øvre ende. En permanent føringsbasis, som er indikert ved 45, er montert på den øvre ende av foringsrøret 31.

Huset 10a kan være en sylinder med en ytre diameter på

76 cm for bruk med et foringsrør 31 med en ytre diameter på 7 6 cm. Spylerørene har fortrinnsvis en diameter utvendig på 3,2 cm. Seks av disse rør er plassert på en 45,7 cm buesirkel med 60° avstand. Tre av rørene 15a på buesirkelen på 45,7 cm er vertikale og de andre tre rør 15b er vinklet med 30° (A1) fra vertikalretning. Tre av rørene 15b ligger på en 25,4 cm buesirkel med en avstand på 120°. Det tiende rør 15d er ved sentrum av skoen. De tre rør på buesirkelen på 25,4 cm er vinklet i en vinkel på 20° (A2) fra vertiaklretning. De tre rør på buesirkelen på 25,4 cm er på linje med de tre rør med vinkel på 30° på buesirkelen på 45,7 cm. Senterrøret er vertikalt. Spyledysene er gene-relt, sneppringtypen av dyser og er innsatt i 3+ 2 cm diameter aluminiumsrør-strømningsbaner. Alle aluminium-strømnings-baner er forbundet til hovedstrømningsbanen til skoen i kammeret 13 ved eller under senterlinjen for ventilen 18. Utløpene til seksrørsringen er på en sirkel med 22,9 cm

radius R^. Utløpene til trerørsringen ligger på en sirkel med 17,7 cm radius R2»Utløpsdiameteren D^til dysen 16

er fortrinnsvis 1,27 cm. Alle de indre strømningsbaner til denne illustrerende utførelse av oppfinnelsen er dimensjon-ert på o minst 211 kg/cm 2 arbeidstrykk. Siden til spyleskoen utstrekker seg ca. 5,1 cm under sementen og de ytre rørender. Når benyttet med et strukturelt foringsrør med en ytre diameter på 7 6 cm kan den totale lengde for skoen være 15 0 cm. Sementen 10b i spyleskoen er avsmalnet ved den øvre ende for

å lette innføring av stingeren 27 på borerøret. Alle mater-ialer i spyleskoen er lett borbare.

Ved gjennomføring av fremgangsmåten for setting og sementering av den strukturelle foringsrørstreng 31 blir spyleskoen 10 sveiset til den nederste forbindelsen på foringsrørstrengen. Etter at alle foringsrørforbindelser er blitt festet blir strengen av borerør 25 satt inne i foringsrørstrengen til stingeren 27 er blitt ført inn i beholderen 11 i spyleskoen 10. Foringsrørstrengen 31 holdes fylt med vann for å utbalan-sere hydraulisk trykk og forhindre sammenbrudd på foringsrør-strengen. Lukkedelen 35 bygges opp på toppen av foringsrør-strengen 31 ved samvirke mellom øret 37 og J-sporene 32. Slagen 42 forbindes til åpningen 40 og utstrekker seg til vannoverflaten for å måle trykket inne i foringsrøret 31

under spyling for å detektere eventuelle lekkasjer av borefluidum gjennom bumperdlens avtetning/avtetninger 28 på

stingeren 27. Slike avtetninger holder trykket i borestrengen 25 og beholderen 11. Den permanente føringsbasis 45 blir forbundet til toppen av foringsrørstrengen 31 og forings-rørstrengen senkes og borerøret 25 til sjøbunnen. Føringsliner 55 blir forbundet til en føringsstolpe 5 6 som er montert på føringsbasisen 45. Foringsrørstrengen blir spylt gjennom de ukonsoliderte formasjonssedimenter ved å pumpe borefluidum ned gjennom borerøret og gjennom spyledysene 16 i rørene 15 som vist på fig. 10. Spyledysene tillater tilstrekkelig fluidumstrømningshastighet og gir tilstrekkelig slagkraft til å erodere formasjonen direkte ved skoen 10. Alle slam-returer blir tatt på utsiden av foringsrøret og alle spyle-trykk avgrenses til innsiden av borerøret 25. Når forings-rørstrengen 31 når den totale anbringelsesdybde blir sement-slammet 50 som antydet i fig. 11 pumpet ned gjennom bore-rørstrengen 25 gjennom spylerørene 15 og opp rundt borehullet som omgir foringsrørstrengenn 31 for å gi tilstrekkelig overflatefriksjon til å holde foringsrørstrengen på plass etter at den er frigitt fra den løpende borerørstreng.

Fig. 12 viser borerørstrengen 25 frigjort fra den øvre ende av foringsrørstrengen 31 og underveis til å bli fjernet fra foringsrøret 31.

Vesentlige trekk ved oppfinnelsen innbefatter

1) anbringelsen av spyledyser i en rørsko,

2) tilveiebringelsen av innretningen for å sikre at alt pumpet og spylt fluidum og sement føre tilbake og avgrenses på utsiden av rørstrengen, og 3) anordningen er innretninger for å spyle en rørstreng på plass, og pumpe sement gjennom den mens den holdes på plass med en rørstreng under setting til sementen gir tilstrekkelig kompresjonsstyrke og tillate frigivning av rørstrengen som settes uten mulighet for sementering av rørstrengen som settes i rørskoen.

Oppfinnelsen eliminerer grunnhulls-ustabilitetsproblemer

i myke, ustabile sjøbunns-dypvannsplasseringer og sparer betydelige mengder håndfaste og ubestemmelige borekostnader. Oppfinnelsen er anvendbar i myk bunn, plasseringer med instabilitetsproblemer i grunne hull og i tillegg kan den anvendes på vanlige steder med fast bunn som alternativ til settingen av en temporær føringsbasis. Elimineringen av den temporære føringsbasis sparer riggingstid.

Mens oppfinnelsen er blitt beskrevet og illustrert under henvisning til setting og sementering av brønnrør og særlig strukturelle foringsrør har den andre anvendelse, som f.eks. kan benyttes i setting og sementering av rør som benyttes som undervannspeler. Også andre rørmønstre kan benyttes. F.eks. kan syv rør istedet for ti rør bli benyttet hvorved seks ytre rør ligger på en 45,7 cm buesirkel og er vinklet for å gi indre strømningsbaner med 45° i forhold til ver-tikallinjen. Det syvende rør er et vertikalt senterrør. Forandring og modifikasjon kan gjøres ved de spesielt illu-strerte utførelser av oppfinnelsen som er vist og beskrevet her uten å avvike fra oppfinnelsens ramme som angitt i de vedlagte krav.

Etter fullstendig å ha beskrevet apparatet, metoden for bruk av dette, hensikten og fordelene ved oppfinnelsen kreves det beskyttelse for følgende:

Claims (14)

1. Apparat for bruk ved setting og sementering av rør med større diameter i undervannsformasjoner, karakterisert ved at det omfatter: et sylindrisk hus som inneholder en beholder med åpen ende som utstrekker seg fra en ende av huset inn i beholderen, en ventil anordnet ved den indre ende av beholderen og som tillater strøm av fluider i bare en retning gjennom ventilen, og et antall rør som danner strømningsbane som utstrekker seg fra ventilen til den andre enden av huset, hvilke rør inneholder dyser for spyling av fluidum derfra.

2. Apparat ifølge krav l, karakterisert ved at det innbefatter et rør med mindre diameter som utstrekker seg fra vannoverflaten inn i det større rør og med en stinger for innsetting i beholderen, hvilken stinger inneholder avtetningsinnretninger for avtetning av den ytre flate av stingeren og den indre flate av beholderen, og lukkeinn-retninger på det mindre rør for avstengning av den øvre ende av det større rør.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at det innbefatter sement som omgir beholderen, ventilen og rørene i huset.

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at rørene utstrekker seg vertikalt fra ventilen, et forløpende vertikalt og de andre rør avstandsplassert rundt det ene rør.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at to rør er anordnet i huset, idet et er plassert i sentrum av huset og de andre er plassert i konsentriske ringer rundt senterrøret, idet seks av rørene ligger på en buesirkel med 60° avstand og tre av rørene ligger på en 10° buesirkel med 120° avstand.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved at rørene er utformet av aluminium.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at den ytre kant av huset utstrekker seg utover sementen og endene av rørene.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at det større rør omfatter strukturelle forings-rør og det mindre rør omfatter borerør.

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved at det innbefatter avtetningsinnretninger for avtetting av lukkeanordningen på foringsrøret.

10. Apparat ifølge krav 9, karakterisert ved at det innbefatter trykkmåleinnretninger som er festet til foringsrøret.

11. Apparat ifølge krav 10, karakterisert ved at det innbefatter permanent føringsbasis som er forbundet til den øvre enden av foringsrøret.

12. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved at det innbefatter innretninger for frigivbart å forbinde lukkeinnretningen til foringsrøret.

13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at den øvre ende av sementen er avskrånet.

14. Fremgangsmåte for setting og sementering av rør med større diameter i en undervannsformasjon, karakterisert ved at den omfatter: senking av det større rør på rør med mindre diameter fra vannoverflaten mens fluidum spyles gjennom nevnte mindre rør og ut av enden på en spylesko som er sementert til enden av det større rør til det større rør har nådd en forutbestemt dybde i formasjonen, og at sementoppslemming pumpes gjennom det mindre rør og spyleskoen for å sementere det større rør i formasjonen.