NO844161L - Anordning ved produksjonsroer til komplettering av en oljebroenn - Google Patents

Abstract

Produksjonsrør for oljebrønner kjennetegnet ved at det på undersiden av en tetningsinnretning betegnet en pakning omfatter for det første en lukke - klaff (25) som lukker når et første tilbaketrekkbart kulesete (40) forskyves nedover, for å skaffe en sikring under installasjonen av et brønnhode og for det annet, over lukkeklaffen (25) et annet tilbaketrekkbart kulesete (39), som når det trekkes inn ved aksial forskyvning og radial utvidelse bevirker åpning av klaffen (25) og bibehold av denne i åpen stilling for å sette brønnen i produksjonstilstand.

Description

Oppfinnelsen angår anordning ved produksjonsrør for fullførelse av en oljebrønn, dvs. med operasjoner for å sette en boret brønn istand til å produsere en utstrøm-ning, særlig som et resultat av montering av et produksjons-rør og et brønnhode.

Det er kjent at operasjoner for fullførelse av en oljebrønn gjør det nødvendig å senke og løfte forskjellige instrumenter ved hjelp av en kabel, særlig for å prøve produksjonsrøret, forankre tetningsinnretningen betegnet en pakning, sikre tetning mellom produksjonsrøret og forings-røret i brønnen, garantere brønnens sikkerhet under montering av brønnhodet, innføre et lett startfluidum og sette brønnen i produksjon.

Det foreligger inntil nå utstyr som gjør det mulig

å utføre noen av disse operasjoner uten anvendelsen av en kabel- Således er det til forankring av en hydraulisk pakning mulig å anvende et tilbaketrekkbart kulesete anbragt i produksjonsrøret under pakningen og sette produksjonsrøret under trykk for å forankre pakningen, idet overskytende trykk forskyver kulen og setet og sistnevnte deretter beveges bort for å tillate kulen å unnslippe. Tilsvarende kan et produksjonsrør prøves ved å anvende et fast sete sperret av en kule som deretter gjenvinnes på overflaten ved hjelp av en motsatt pumping fra det ringformede rom mellom produk-sjonsrøret og foringsrøret mot rommet inne i produksjons-røret, idet dette forutsetter monteringen av en sirkulasjonsventil som oppretter forbindelse mellom det ringformede rom og rommet inne i produksjonsrøret på et nivå nær det for pakningen. En slik sirkulasjonsventil kan også tillate sirkulasjon av et startefluidum og det er mulig å styre den ved hjelp av trykket i ringrommet.

Bortsett fra det faktum at en tetningssvikt i sir-kulas jonsventilen alltid må fryktes og at styringen av sistnevnte ved hjelp av trykket i ringrommet ytterligere øker faren for lekkasje sammenlignet med en kabelstyring fordi den medfører kommunikasjon mellom ringrommet og rommet inne i produksjonsrøret, er styring av sirkulasjonsven-tilen ved hjelp av trykket i ringrommet ikke egnet for inn- føring av et startefluidum i produksjonsrøret fordi pumping da må utføres fra ringrommet som har et stort volum.

I hvert tilfelle vil sikring av brønnen under monteringen av brønnhodet gjøre det nødvendig å sperre produk-sjonsrøret i en høyde nær den for pakningen og inntil idag kan denne sperring bare utføres ved anvendelsen av en kabel for montering av en plugg.

I samsvar med oppfinnelsen er der skaffet tilveie

en kobling for innføring i et produksjonsrør for anvendelse ved fullførelse av en oljebrønn ved montering i et forings-rør i oljebrønnen, idet produksjonsrøret er utstyrt med en tetningsinnretning betegnet en pakning, for å lukke ringrommet mellom produksjonsrøret og foringsrøret, og ved montering av et brønnhode for produksjonsformål, idet koblingen er beregnet på innføring i produksjonsrøret under pakningen og omfatter et første tilbaketrekkbart kulesete som når det lukkes av en kule gjør det mulig å slippe et fluidum under trykk inn i det indre rom i produksjonsrøret og som er innrettet for å bli ført bort som en følge av aksial forskyvning og radial ekspansjon under virkningen av et for høyt trykk i det indre rom, en lukkeklaff slik anordnet at den stenger når det første sete føres bort under virkningen av nevnte for store trykk for å frembringe en sikkerhetsinnret-ning under monteringen av brønnhodet, og over klaffen et annet sete som når det stenges av en annen kule og utsettes for et fluidum under trykk i det indre rom er innrettet for å bli ført bort som en følge av aksial forskyvning og radial ekspansjon og bevirke at klaffen åpner og holdes i åpen stilling for å sette brønnen i produksjonstilstand.

På en fordelaktig måte vil det første sete når det stenges av en første kule gjøre det mulig å øke trykket i nevnte indre rom, først for å forankre pakningen og deretter for å prøve produksjonsrøret. Når dette første sete er beveget bort vil klaffen lukke og danne en sikkerhets-innretning under operasjoner med montering av brønnhodet. Det annet sete tjener til å åpne klaffen før brønnen settes

i produksjon. Det er på denne måte mulig'få unngå eventuell operasjon som medfører senking eller løfting av instrumenter ved hjelp av en kabel.

Koblingen omfatter fortrinnsvis fra toppen mot bunnen i aksial retning en øvre del, hvori en radialt ekspanderbar øvre hylse holdes radialt sammentrykket og fastholdes vertikalt ved hjelp av minst ett første avskjærbart organ, en første midtre del som bærer lukkeklaffen og en annen midtre del som inneholder en beholder for å ta imot den øvre hylse og tillate radial ekspansjon av den øvre hylse, en nedre del hvori en radialt ekspanderbar nedre hylse holdes radialt sammentrykket og fastholdes vertikalt ved hjelp av minst ett annet avskjærbart organ, og en forlengelsesdel som inneholder en beholder for å ta imot den nedre hylse og tillate ekspansjon av denne nedre hylse, hvilken hylse når den er radialt sammentrykket frembringer det første sete, og idet den øvre hylse når den er radialt sammentrykket frembringer det annet sete som har en større diameter enn diameteren av det første sete, hvorved tilstedeværelsen av enten den nedre hylse eller den øvre hylse i den første midtre del sikrer åpningen av klaffen, idet den nedre hylse strekker seg i den første midtre del når den befinner seg i den nedre del og den øvre hylse strekker seg i den første midtre del når den befinner seg i den annen midtre del.

De nedre og øvre hylser er fortrinnsvis sylindriske hylser som er delt langs en generatrise. De første og andre seter er fortrinnsvis anordnet i en øvre del av disse hylser. Klaffen er fortrinnsvis en nedover svingbar klaff.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av følgende beskrivelse av en utførelse av samme gitt som et rent eksempel og under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er en skjematisk fremstilling av en oljebrønn, hvis produksjonsrør er utstyrt med en utførelse av en kobling i samsvar med oppfinnelsen, fig. 2 er et aksialsnitt av koblingen på fig. 1 i den tilstand hvori koblingen senkes ned i brønnen, fig. 3 er et aksialsnitt av den nedre del av koblingen som foreligger i forlengelsesdelen etter at den nedre hylse er senket, fig. 4 er et planriss av den nedre hylse i forlengelsesdelen, fig. 5 er et aksialsnitt av den del av koblingen som befinner seg over den nedre del vist på fig. 3, etter at den nedre hylse er senket, fig. 6 er et planriss av lukkeklaffen og fig. 7 er et oppriss av og delvis snitt gjennom koblingen på fig. 1 under produk-sjonen i brønnen.

På fig. 1 er vist en oljebrønn 1 avgrenset av et foringsrør 2 på hvis innerside er senket ned et produksjons-rør 3 utstyrt med en hydraulisk pakning 4 for å lukke det ringformede rom 5 som befinner seg i røret 3 og forings-røret 2, idet den flytende strøm tvinges til å stige opp i rommet 6 inne i røret 3.

Hverken hodet av produksjonsrøret eller organene for opphengning av dette hode eller brønnhodet er vist fordi disse elementer er konvensjonelle og ikke har direkte til-knytning til oppfinnelsens gjenstand.

Produksjonsrøret 3 omfatter på vanlig måte i sin øvre del nær overflaten av bunnen en sikkerhetsventil 7 under overflaten, over pakningen 4 en ekspansjonskobling 8 og en glidende sirkulasjonsventil 9a, under pakningen 4 en øvre såkalt "stoppkant" stoppekobling 9b, en perforert kobling 10 og en nedre "stoppkant" stoppekobling 11. Alle de vanlige elementer er bibeholdt i dette produksjonsrør 3 selv om noen av dem, f.eks. den glidende sirkulasjonsventil 9a, ikke er medvirkende i fullførelsen, uten operasjoner som omfatter senking eller løfting ved hjelp av en kabel, hvilket oppfinnelsen gjør det mulig å utføre fordi de kan benyttes til å foreta spesielle operasjoner i noen tilfelle eller når visse uregelmessigheter opptrer.

Produksjonsrøret 3 avviker fra et konvensjonelt produksjonsrør ved at en kobling 12 som skal beskrives med henvisning til fig. 2 - 7, er satt inn under pakningen 4.

Av fig. 2 vil det ses at koblingen 12 omfatter en hylse dannet av en øvre hoveddel 13 skrudd fast til en bøssing 14 på produksjonsrøret 1, en midtre hoveddel 15, en nedre hoveddel 16 og en forlengelseshoveddel 17. Disse forskjellige hoveddeler er forbundet med hverandre ved hjelp av gjengede partier og deres forbindelse er laget lekkasjetett ved hjelp av O-ringtetningspakninger 18, 19

og 2 0 .

Det indre av kapslingen kan betraktes som om det danner fem suksessive deler: en øvre del avgrenset av den øvre hoveddel 13 som danner en hylse 21 som bibeholder en øvre hylse 22 radialt sammentrykket, hvilken består av en elastisk metall-legering og er delt langs en genetratrise 23 og som fastholdes aksialt av en skjærstift 24, en første utvidet midtre del avgrenset av den midtre hoveddel 15 og tjener som mottager for en nedover svingbar klaff 25 montert på en holder 2 6 og som kan åpne inn til et rom 2 7 frem-skaffet av den midtre hoveddel 15, en annen midtre del som har en innvendig diameter med størrelse mellom den for den øvre del og den for den første midtre del og som er avgrenset av en utvidet øvre del 28 av den nedre hoveddel 16 skrudd inn i den midtre hoveddel 15 og som danner en ekspansjonsmottager 29 for den øvre hylse 22, en nedre del avgrenset av resten av den nedre hoveddel 16 og som danner en hylse 30 som bibeholder den radiale komprimering av en nedre hylse 31 som består av en elastisk metallegering og er delt langs en generatrise 32 og som aksialt fastholdes av en skjærstift 33, og en forlengelsesdel avgrenset av den forlengende hoveddel 17 og som danner en ekspansjonsmottager 34 for den nedre hylse 31 som det fremgår av fig. 3.

I det viste eksempel har det vært antatt at den nedre hylse 31 og den øvre hylse 22 er montert i hverandre over respektive sylindriske deler 35 og 36. O-ring tetnings-pakninger 37 og 38 som respektive er laget av elastomert materiale, er satt inn mellom den øvre hylse 22 og den øvre hoveddel 13 og mellom den nedre hylse 31 og den nedre hoveddel 16.

Seter 39 og 40 beregnet på å ta imot lukkekuler 41 (fig.5) ?hhv.42 (fig. 2), er utformet i de øvre deler av hylsene 22 hhv. 31. Setet 39 og kulen 41 har større diametre enn diametrene av setet 40 og kulen 42.

I hvilestilling bringes den nedover svingbare klaff 25 til lukkestillingen ved hjelp av en tilbakeføringsfjær

4 3 som vist på fig. 6.

I det følgende skal beskrives koblingens 12 virke-måte .

Produksjonsrøret 3 senkes ned i brønnen 1 med pakningen 4 trukket tilbake og koblingen 12 i den stilling som er vist på fig. 2 med unntagelse av at kulen 42 holdes tilbake ved overflaten. Etter at produksjonsrøret 3 er senket ned og anbragt på plass blir et lett startefluidum pumpet inn i rommet 6 inne i produksjonsrøret 3 og en tet-ningsprøve kan gjennomføres på sikkerhetsventilen 7 under overflaten hvis sistnevnte er stengt og trykket over er tatt bort. Kulen 42 slippes deretter ned gjennom røret 3 fra overflaten ned på setet 40 for å stenge den nedre hylse 31. Trykket i rommet 6 inne i røret 3 blir deretter økt først opptil en tilstrekkelig verdi til å feste pakningen 4 og deretter til en prøveverdi, ved hvilken røret 3 prøves og endelig til en avskjæringsverdi ved hvilken skjærstiften

33 skjæres av, og således tillater den nedre hylse 31 å

bli senket og innta sin plass i beholderen 34 som vist på fig. 3 og 4. Slissen 32 utvider seg da på grunn av elastisiteten i den nedre hylse 31 og kulen 42 unnslipper fra setet 40. Samtidig vil klaffen 25 som tidligere ble holdt åpen på grunn av tilstedeværelsen av den nedre hylse 31 i rommet 27, stenges som vist på fig. 5 og således sikre i forbindelse med konvensjonelle forholdsregler tatt ved overflaten, sikkerhet under den etterfølgende fase som omfatter fjernelse av brønnens stengeenhet (WBU) og montering av brønnhodet.

Når brønnhodet er montert slippes kulen 41 ned gjennom røret 3 ned på setet 39 og stenger den øvre hylse 22. Trykket økes deretter i rommet 6 inne i produksjonsrøret 3 for å skjære av stiften 2 4 og således tillate den øvre hylse 22 å bevege seg ned og åpne klaffen 25 igjen. Denne øvre hylse 22 inntar sin plass i beholderen 29 som vist på fig. 7. Slissen 2 3 utvider seg på grunn av elastisiteten i den øvre hylse 22 og kulen 41 unnslipper fra setet 39. Produksjonsrøret 3 er da åpent og brønnen 1 er klar for produksjon.

Den øvre hylse 22 har en tilstrekkelig lengde til

å bli holdt av hylsen 21 inntil dens nedre kant har nådd beholderen 29 og å fortsette å holde klaffen 25 åpen når den øvre hylse er fullstendig opptatt i beholderen 29. Den innvendige diameter av den nedre hylse 31 i den radialt eks-panderte tilstand i beholderen 34 er større enn den utven-dige diameter av kulen 41 slik at sistnevnte fritt kan forlate produksjonsrøret.

Det vil bemerkes at det beskrevne system også har den fordel at det gjør det mulig å gjennomføre en tetnings-prøve på sikkerhetsventilen 7 under overflaten.

Det kan selvsagt foretas mange modifikasjoner med utførelsen av en kobling i samsvar med oppfinnelsen som nettopp er beskrevet, uten å avvike fra oppfinnelsens ramme.

Det er således skaffet tilveie en kobling for et produksjonsrør, hvorved man kan unngå enhver anvendelse av en kabel under fullføringen av en oljebrønn og således kan faremomentene ved slik anvendelse elimineres og levetiden og omkostningene ved fullførelsesoperasjonene kan reduseres.

Det er i tillegg ikke noe behov under fullførelsen for betjening av en sirkulasjonsventil som oppretter forbindelse mellom ringrommet og rommet inne i produksjons-røret.

Claims (5)

1. Kobling for innsetting i et produksjonsrør (3) for anvendelse ved fullførelse av en oljebrønn (1) ved montering i et foringsrør (2) i oljebrønnen (1), idet produksjons-røret (3) er utstyrt med en tetningsinnretning betegnet en pakning (4) for å stenge det ringformede rom (5) mellom produksjonsrøret (3) og foringsrøret (2) og ved montering av et brønnhode for produksjonsformål, idet koblingen er beregnet på innsetting i produksjonsrøret (3) under pakningen (4) og omfatter et første tilbaketrekkbart kulesete (40) som når det stenges av en kule (42) gjør det mulig å slippe fluidum under trykk, inn i det indre rom (6) i produk-sjonsrøret og som er innrettet for å bli ført bort som et resultat av en aksial forskyvning og radial ekspansjon under virkningen av et overtrykk i det indre rom (6), karakterisert ved at produksjonsrøret (3) omfatter en lukkeklaff (25) som er slik anordnet at den stenger når det første sete (40) beveges bort under virkningen av nevnte overtrykk, for å frembringe en sikkerhetsinnret-ning under monteringen av brønnhodet og over klaffen (25) et annet sete (39) som når det lukkes av en annen kule (41) og utsettes for et fluidum under trykk i det indre rom (6), er innrettet for å bli føit bort som et resultat av aksial forskyvning og radial ekspansjon og bevirke av klaffen (25) åpner seg og holdes i åpen stilling for å sette brønnen (1) i en produksjonstilstand.

2. ' Kobling ifølge krav 1, karakterisert ved at den ovenfra og nedover i aksial retning omfatter en øvre del (13, 21) hvori en radialt ekspanderbar øvre mansjett eller hylse (22) holdes radialt sammentrykket og fastholdes vertikalt ved hjelp av minst ett første avskjærbart organ (24), en første midtre del (15, 27) som bærer lukkeklaffen (25) og en annen midtre del (28, 29) som inneholder en beholder (29) for å ta imot den øvre mansjett (22) og tillater radial ekspansjon av den øvre mansjett, en nedre del (16, 30), hvori en radialt ekspanderbar nedre mansjett (31) holdes radialt sammentrykket og fastholdes vertikalt av minst ett annet avskjærbart organ (33) og en forlengelsesdel (17, 34) som inneholder en beholder (34) for å ta imot den nedre mansjett (31) og tillater ekspansjon av den nedre mansjett (31) som når den er radialt sammentrykket danner et første sete (40), idet den øvre mansjett (22) når den er radialt sammentrykket frembringer et annet sete (39) som har en større diameter enn diameteren av det første sete (40), og idet tilstedeværelsen av enten den nedre mansjett (31) eller den øvre mansjett (22) i den første midtre del (27) sikrer åpning av klaffen (25) , idet den nedre mansjett (31) strekker seg i den første midtre del (27) når den befinner seg i den nedre del (30) og den øvre mansjett (22) strekker seg i den første midtre del (27) når den befinner seg i den annen midtre del (29).

3. Kobling ifølge krav 2, karakterisert ved at den nedre mansjett (31) og den øvre mansjett (22) er sylindriske hylser som er delt langs en generatrise (32, 23) .

4. Kobling ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at det første sete (40) og det annet sete (39) er anordnet på øvre deler av den nedre mansjett (31) resp. den øvre mansjett (22).

5. Kobling ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at klaffen (25) er en nedover svingende klaff.