NO843096L - Anordning for maaling av linedybden ved underjordiske broenner - Google Patents

Description

Ved komplettering og overhaling av olje- eller gassbrønner

er det vanlig å benytte verktøy opphengt i en wire. Det er meget viktig å kjenne dybden som verktøyet befinner seg på,

og dette er vanligvis oppnådd ved å måle lengden av wiren eller sandlinen som er ført ned i brønnen.

Brønnkompletteringsoperasjoner utføres vanligvis ved hjelp

av borerigger, som er velutstyrt for kontinuerlig måling av lengden av wiren som er ført ned i brønnen for således å

angi dybden av verktøyet. De fleste borerigger er i realiteten forsynt med permanent utstyr ved siden av kabeltrommelen" som wiren lagres på. Håndholdte dybdemålere er også tilgjen-gelige. Således er det intet problem å føre wiren over en måleskive og holde wirens bane idet den passerer over skiven i hovedsakelig konstant stilling for således å eliminere eventuell utilsiktet sluring av wiren i forhold til skiven.

Ved overhalingsoperasjoner er imidlertid slik luksus ikke til-gjengelig eller tilrådelig. En sluserøranordning er vanligvis forbundet med toppen av ventiltreet montert på ventil-hodet, og den verktøybærende wire 'eller sandline føres gjennom sluserøret ved hjelp av en portabel kran eller borerigg. Siden det foreligger hundrevis av -utførelser av portable kra-ner og borerigger, er det ikke overraskende at det hittil ikke har vært utviklet noen måleanordning for wiredybden som kan benyttes for enhver type overhalingsrigg. Videre må man huske at en wiremåleanordning må monteres i samvirke med v/iren på feltet og er således utsatt for meget røff håndtering. Det foreligger derfor et utvilsomt behov for et måleapparat for wiredybden som i felten kan festes til enhver type overhalingsrigg som benytter en sluserøranordning og som er i stand til å gi meget nøyaktige dybdemålinger for verktøyer som føres ned i brønnen ved hjelp av en wire eller sandline av en overhalingsrigg .

Oppfinnelsen tilveiebringer en måleanordning for wire- eller sandlinedybde som kan festes til en stiv brønnkonstruksjon inntil eller omgivende wirens bane når den føres ned i brønnen. Fortrinnsvis er dybdemåleapparatet montert på det øvre parti

0

av en sluserøranordning. Den foretrukne plassering av dybdemåleapparatet er på oljespareanordningen som vanligvis er montert på toppen av sluserøret for å stryke bort olje som hef-ter til wiren eller linen når den trekkes opp av brønnen og fører den avstrøkne olje gjennom et rør til en lagertank.

Wiredybdemåleapparatet omfatter et hovedelement som er festbart til toppartiet av sluserøranordningen, og et skivemon-'teringsparti som er aksialt adskilt fra hovedpartiet i retning av wirens bane. Skivemonteringspartiet omfatter to braketter som er dreibart forbundet med hverandre, og i det minste én av brakettene omslutter wirens bane. Justerbare fjærer er anordnet mellom brakettene for å tvinge begge mot wiren. Hver brakett bærer i det minste én skive. En av skivene fungerer som styreskive og har en hakkforsynt periferi for inngrep med wiren. En annen skive fungerer som måleskive eller -rulle og .har en sylindrisk overflate i kontakt med wiren eller sandlinen. Måleskiven eller -rullen bærer midler for å telle dens rotasjoner, såsom én eller flere permanente magneter montert .på måleskiven for å bevege seg i en roterende bane, nærhets-brytere eller Hall-effektelementer. Konvensjonelle avfølings-spoler kan være montert på braketten som bærer måleskiven,

og de signaler som dannes av slike avfølingsspoler overføres til en konvensjonell logisk krets for å konvertere signalene som mottas ved passering av de permanente magneter forbi av-følingsspolene til indikasjoner som tilsvarer dybden av verk-tøyet som kjøres ned i brønnen ved hjelp av wiren. Nærhets-brytere eller Hall-effektelementer kan fungere på en lignende konvensjonell måte.

Siden det er kjent at wire eller sandliner har en tendens til vilkårlig å flytte seg sideveis fra sin normalt vertikale ak-siale bane inn i sluserøranordningen, er et langstrakt, sideveis ubundet fleksibelt element anordnet for montering av skivebrakettene til hoveddelen, hvilket element er stivt forbundet med toppartiet av sluserøranordningen. Således kan wirens avvik i sideretningen tilpasses av denne fleksible montering av skivebrakettene, og mulighetene for feil på grunn av utilsiktet sluring av måleskiven i forhold til wiren er redusert i stor grad. Den ytterligere fleksibilitet beskyt-ter også anordningen mot skade under montering og håndtering.

Ytterligere fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå tydeligere for fagmannen av følgende detaljerte beskrivelse av det utfør-elseseksempel på oppfinnelsen som er vist på vedføyede teg-ninger. Fig. 1 er et skjematisk oppriss av en sandline som understøt-tes av en borerigg og er ført ned i en sluserøranordning for overhalingsoperasjoner i en brønn som sluserøranordningen er montert på. Fig. 2 viser i forstørret målestokk et oppriss av wiredybdemåleapparatet ifølge oppfinnelsen montert på toppartiet av sluserøranordningen på fig. 1.

Fig. 3 er et snitt langs planet 3-3 på fig. 2.

På fig. 1 er det skjematisk vist en brønn 1 som har et konvensjonelt ventiltre 2 montert på brønnhodet ved overflaten. En konvensjonell sluserøranordning 3 strekker seg oppad fra ventiltreet 2, og en konvensjonell oljespareanordning 4 er montert på toppartiet av sluserøranordningen.

Selv om oppfinnelsen kan benyttes for enhver type wire eller sandline og kan benyttes til å måle den innkjørte dybde av wireverktøy under kompletteringen av en brønn, skal den beskri-ves og illustreres i forbindelse med overhaling av en brønn ved innkjøring av passende verktøy i en sandline L. Sandlinen L understøttes og føres over en skive (ikke vist) som er under-støttet på konvensjonell måte i toppen av et portabelt boretårn 5. Det vil være klart at enhver type portabel kran kan benyttes istedenfor det portable boretårn 5. Et wiredybdemåle-apparat 10 ifølge oppfinnelsen er understøttet på toppen av sluserøranordningen 3, fortrinnsvis ved at en brakett eller hoveddel 11 er boltet til et sylindrisk parti 4a på oljespareanordningen 4.

Det skal også henvises til fig. 2 og 3, hvor det vil ses at dybdemåleanordningen 10 omfatter en opprettstående rørformet stolpe 12 som er boltet til den ytre ende av hoveddelen eller braketten 11. Den rørformede stolpe 12 understøtter en opprettstående, fjærende deformerbar søyle 13, som her er vist som en tett viklet trykkfjær, men som kan omfatte en massiv søyle av egnet fjærende materiale. Den viktige faktor er at den fjærende deformerbare søyle 13 er sideveis ubundet og kan bøye seg i enhver retning om den vertikale akse av understøt-telsesstolpen 12. I en annen utførelse av oppfinnelsen hvi-ler hylsene 12 og 16 mot hverandre mens fjæren 13 ikke bærer vekten av den øvre anordning. Imidlertid vil sideveis avbøy-ning ikke være nevneverdig hindret av de mot hverandre hvil-ende hylser.

En primær skivebrakett 15 er forsynt med en nedadragende hul stolpe eller hylse 16 som er boltet til den øvre ende av den fjærende deformerbare stolpe 13. Hovedskivebraketten 15 omfatter to adskilte, parallelle platepartier 15a og 15b, sara er boltet til motsatte sider av den nedadragende stolpe 16 ved hjelp av bolter 15c. En sekundær.skivebrakett 20 som har . armpartier 21 og 22 som omslutter banen for wiren eller sandlinen L, er dreibart montert til primærbraketten 15 ved hjelp av en dreietapp 17. Sekundærbraketten 20 omfatter to parallelle platepartier 20a og 20b som er festet til hverandre ved hjelp av bolter 20c og avstandsrør 20d. Et par fjæranordninger 23 og 24 er montert på hver sin side av brakettene 15 og 20. I det viste utførelseseksempel gir anordningene 23 og 24 en justerbar, fjærende påvirkning av sekundærbraketten 20 mot primærbraketten 15. Strammeanordningene 23 og 24 kan imidlertid erstattes av konvensjonelle strekkfjærer.

De justerbare strammeanordninger 23 og 24 er identiske og omfatter en åkformet utstansning 23a og 24a hvis enkle ende er dreibart festet til en monteringstapp eller -bolt 21a og 22a til midtpartiet av brakettarmene 21 hhv. 22. Den andre ende av de justerbare fjærelementer 23 og 24 er montert på juster-ingsskruer 25, hhv. 26 og er lagret i lagerører 18 festet til brakettplatene 20a og 20b. Skruer 25 og 26 er ført gjennom mutterelementer 29 anordnet i de åkformede partier 23a og 24a av fjærmonteringsåkene 23 og 24. Justeringsskruene 25 og 26 er forsynt med håndtak 27 og 28 for å lette justeringen av skruene i forhold til mutteren 29 for således å sammentrykke fjærene 29a montert mellom mutterne og den ytre lukkede ende av åkpartiene 23a og 24a.

Kabelskivene 30 og 31 er lagret hhv. i den sekundære brakett 20 og den primære brakett 15 ved hjelp av aksler 20f og 15f. En av skivene, f.eks. skiven 30, utgjør wiredybdemåleskiven og er forsynt med en sylindrisk ytterflate 30a. Den andre skive 31 har en hakkforsynt ytterflate 31a og inngriper med wiren eller sandlinen L på to punkter for således å sentrere linen L i forhold til den sylindriske flate 30a på måleskiven eller -rullen 30. En ytterligere ledeskive identisk med skiven 31 (ikke vist) kan også være anordnet på- motsatt side av målerullen.

Av foregående beskrivelse vil det være klart at den justerbare kraft som utøves av de justerbare fjæranordninger 23 og 24 bevirker at wiren eller sandlinen L gripes mellom den hakk-forsynte ytterflate 31a av ledeskiven 31 og den sylindriske flate 30a på måleskiven 30.

Måleskiven 30 er forsynt med elektroniske midler for å telle antall omdreininger av måleskiven, slik det skjematisk er antydet ved de to sirkler 33 som angir permanente magneter som er montert på egnet måte nær periferien av målehjulet 30 for således å beveges i en roterende bane. En avfølingsspole eller føleanordning 35 er anordnet nær rotasjonsbanen for mag-netene 33 og er av konvensjonell konstruksjon innrettet til å gi signaler hver gang en av de permanente magneter 33 passerer avfølingsspolen 35. Slike signaler overføres ved hjelp av egnede elektriske ledere 35a til et konvensjonelt elektrisk kretsløp (ikke vist) på bakkenivå og som omfatter en logisk krets som konverterer de pulserende signaler indusert av de permanente magneter 33 til indikasjoner på lengden av wiren eller sandlinen L som har passert over periferien av måleski-.ven 30. Andre konvensjonelle føleranordninger, såsom Hall- .

elementer, kan benyttes til å registrere rotasjonen.

Et viktig trekk ved det ovenfor beskrevne apparat er det fak-tum at måleapparatet 10 ikke påvirkes i uheldig grad av be-tydelig sideveis deviasjon av wiren eller sandlinen L fra den vertikale stilling. Enhver slik sideveis deviasjon, i enhver retning, vil absorberes av det fleksible, sideveis ubundne understøttelseselement 13, og således vil friksjonsinngrepet mellom wiren eller sandlinen L og den sylindriske overflate 30a på måleskiven 30 forbli uforstyrret. Ved overhalingsoperasjoner er det i realiteten vanlig å montere det forønskede verktøy på sandlinen L i sluserøranordningen 3 mens sluserør-anordningen befinner seg i horisontal stilling på bakken, og deretter heve sluserøranordningen til den viste vertikale stilling ved å reise den øvre ende av sluserøranordningen ved hjelp av sandlinen L. Dette vil åpenbart utsette måleapparatet 10 for betydelige krefter og forårsake skader på dette dersom det ikke var fjærende montert ved hjelp av det sideveis uhindrede fleksible understøttelseselement 13.

For fagmannen vil det være klart at det foran beskrevne apparat tilveiebringer et enkelt, økonomisk, men likevel meget pålitelig måleinstrument for wire- eller sandlinedybde, som kan festes til enhver brønn for komplettering eller overhaling ved å feste det til toppen av en sluserøranordning eller til ethvert annet organ som er plassert sideveis inntil wire-linens L bane.

Dybdemåleindikasjonene affiseres ikke av sideveis defleksjoner av wiren eller sandlinen i forhold til entringsstedet i brønnen. Videre kan apparatet med fordel monteres på toppen av enhver sluserøranordning og er således klart for bruk uten at det er nødvendig med fabrikasjon av spesielle monterings-braketter for å montere utstyret på en kranbom eller i en borerigg.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med et spesielt utførelseseksempel som er vist i detalj, vil det forstås at dette kun er gjort av illustrasjonshensyn og at opp-. finnelsen ikke nødvendigvis er begrenset til dette, siden alternative utførelser og bruksmåter vil være innlysende for fagmannen i lys av foregående beskrivelse. Eksempelvis kan det beskrevne apparat benyttes til å måle lengden av andre rørformede elementer, såsom oppkveilede rør, som kan føres ned i brønnen, i tillegg til å måle en sandline eller wire. Videre vil det forstås at apparatet lett kan tilpasses til

å måle hastighet såvel som avstand når det rørformede element føres inn i eller trekkes ut av brønnen. Således kan modifi-kasjoner utføres uten å avvike fra oppfinnelsens idé eller ramme.

Claims (10)

1. Anordning for kontinuerlig måling av bevegelsen av et rørformet element som er innførbart i en brønn, omfattende en hoveddel som er festbar til en stiv konstruksjon inntil banen for det rørformede element; en målerulleunderstøttelse som i det minste delvis omslutter det rørformede"element og er anbragt i avstand langs det rørformede element i forhold til hoveddelen; en målerulle som er lagret i nevnte understøttelse; fjærende midler som holder periferien av målerullen i kontakt med det rørformede element for å rotere målerullen; midler som reagerer på rullens rotasjon for å angi bevegelsen av det rør-formede element som passerer forbi målerullen; og et langstrakt, fleksibelt element som forbinder nevnte understøttelse med hoveddelen for å absorbere sideveis deviasjoner av det rørformede element i forhold til den stive konstruksjon.

2. Anordning for kontinuerlig måling av dybden av et verktøy som bæres av en wire i en brønn, omfattende en hoveddel som er festbar til en stiv konstruksjon inntil wirens bane; en målerulleunderstøttelse som i det minste delvis omslutter wiren og er anbragt i avstand langs wiren i forhold til hoveddelen; en målerulle som er lagret i understøttelsen; fjærende midler som holder periferien av målerullen i kontakt med wiren for å rotere målerullen; midler som reagerer på rullens rotasjon for å angi lengden av wiren som passerer målerullen; og et langstrakt, fleksibelt element som forbinder understøttelsen med hoveddelen for å absorbere sideveis deviasjoner av wiren i forhold til den stive konstruksjon.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at midlene som reagerer på rotasjonen av målerullen omfatter i det minste en magnet som er montert på målerullen for å bevege seg i en roterende bane og i det minste én av-følingsspole som er montert på understøttelsen inntil magnetens rotasjonsbane.

4. Anordning ifølge krav 2, karakterisert .v .e d at de fjærende midler som holder periferien av målerul len i kontakt med wiren omfatter i det minste én styreskive som er lagret på motsatt side av wiren i forhold til målerullen og justerbare fjærende midler som tvinger rullen og skiven til kontakt med wiren.

5. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte langstrakte fleksible element omfatter en sideveis ubundet trykkfjær.

6. Anordning for kontinuerlig måling av dybden av et verktøy som bæres av en line i en brønn, omfattende en hoveddel som er festbar til en stiv brønnkonstruksjon som omgir linens bane; en første skiveunderstøttelsesbrakett som er plassert i aksial avstand i forhold til hoveddelen; en første skive som er lagret i nevnte første skiveunderstøttende brakett og som kan bringes i kontakt med linen; en andre rulle-understøttelsesbrakett som har armpartier som i det minste delvis omslutter linen og er dreibart montert på den første skiveunderstøttelsesbrakett; en andre rulle som er lagret i den andre rulleunderstøttelsesbrakett og som kan bringes i kontakt med linen på diametralt motsatt side av den første skive; fjærende midler som tvinger skive- resp. rullebrakettene mot linen for således å opprettholde friksjonskontakt mellom linen og skiven resp. rullen; midler for å telle omdreining-ene av skiven eller rullen for å angi lengden av line som passerer skiven og rullen; og et langstrakt fleksibelt element som forbinder brakettene med hoveddelen for å absorbere sideveis deviasjoner av linen i forhold til den stive brønnkon-struksjon.

7. Anordning ifølge krav 6, kar'akterisert ved at midlene for å telle rullens omdreininger omfatter i det minste én magnet som er montert på målerullen og som er bevegelig i en rotasjonsbane, og i det minste én avfølings-spole som er montert på den respektive brakett nær magnetens rotasjonsbane.

8. Anordning for måling av dybden av en sandline innført av en overhalingsrigg i en brønn gjennom en sluserøranordning, karakterisert ved at den omfatter i kombina-sjon et hovedelement som er festbart på toppartiet av sluse-røranordningen, en måleskiveunderstø ttelse som i det minste delvis omslutter sandlinen og er anordnet i aksial avstand fra hoveddelen, en måleskive lagret i nevnte understøttelse; fjærende midler som holder periferien av måleskiven i kontakt med sandlinen for å rotere måleskiven; midler som reagerer på måleskivens rotasjon for å angi lengden av sandlinen som passerer måleskiven, og et langstrakt, fleksibelt element som forbinder understøttelsen med hoveddelen, hvorved sideveis deviasjon av sandlinen i forhold til sluserøranordningen ikke bevirker sluring av sandlinen i forhold til måleskiven.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at midlene som reagerer på måleskivens rotasjon omfatter i det minste én magnet som er montert på måleskiven for bevegelse i en rotasjonsbane, og i det minste én avfølings-spole som er montert på understøttelsen nær magnetens rotasjonsbane.

10. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte fjærende midler som holder periferien av måleskiven i kontakt med sandlinen, omfatter en styreskive som er lagret på motsatt side av sandlinen i forhold til måleskiven, og justerbare midler som tvinger skiven til kontakt med sandlinen.