NO312854B1 - Kveilrör med kanal for signaloverförende innretninger - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot en kombinasjon av et kveilrør og en kanal for signaloverførende innretninger for å overføre og/eller motta signaler til brønnverktøy plassert i kveilrøret, som angitt i innledningen til det selvstendige patentkrav 1. Det kan overføres og mottas hydrauliske og elektriske signaler eller lyssignaler og signalene kan benyttes for å overføre kraftsignaler for å aktivisere brønnverktøy, styresignaler for styring av brønnverktøy og/eller datasignaler for å overføre og/eller motta informasjon. Kanalen for de signaloverførende innretningene plasseres nær veggflaten i kveilrøret og ute av senter av boringen av kveilrøret for å unngå og komme i konflikt med gjennomføringen av utstyr i kveilrøret, og i tillegg skaper den signaloverførende kanal ikke noe hindringer på utsiden av kveilrøret som ville komme i konflikt med dets passering gjennom brønnhodeinjektorer.

Kveilrør benyttes i olje- og/eller gassbrønner ved at de spoles inn i og ut av en produksjonsrørstreng for å utføre mange typer operasjoner. I tillegg krever forskjellige typer brønnverktøy i et kveilrør en signaloverførende signalkanal, rør eller linje, som benyttes enten utenfor eller på innsiden av kveilrøret, slik som vist i US-patent 4.844.166 og 5.285.851. Et slikt kveilrør og en signaloverførende kanal må imidlertid være fleksibel slik at den er kveilbar på en kveilrørstrommel og det er også viktig at boringen i kveilrøret er fri som gjør at nødvendig wireline-verktøy kan føres gjennom dette, slik som brønnhull-verktøy for under-søkelse eller temperaturmålinger.

Tidligere utvendige signaloverførende passasjer, slik som hydrauliske ledninger, er imidlertid uønsket og utsatt for skade når de innføres gjennom brønnhodeutstyr. Tidligere innvendig plasserte signaloverførende passasjer, slik som hydrauliske og elektriske ledninger, er frittstrømmende og kveilet for bestemte lengder for å oppta utvidelse og sammentrekning og kommer derfor i konflikt med passeringen av andre brønnverktøy gjennom disse. Disse problemer øker i de kveilbare brønnkompleteringer der det er ønsket å kjøre ned mer enn en signaloverførende kanal i sammen med kveilrøret.

Som eksempler på kjent teknikk, kan det vises til US-patentene 4,463,814 og 5,184,682.

'814-patentet beskriver et nedihullsboreapparat som har en boreverktøysammenstilling med et kuttehode ved en ende tilkoplet en forsyningsstreng som strekker seg til en trommel på overflaten. Forsyningsstrengen leverer elektrisk effekt, borefluid og innretninger for instrumentering og styresignaler som skal sendes mellom boreverktøymontasjen eller sammenstillingen og en behandlingsanordning på overflaten. Boreverktøysammenstillingen kan selv drives inn i eller ut av borehullet ved en syklisk aktivering av forankrings- og støtenheter, eller endre boreretningen ved aktivering av drivmontasjer som respons på styresignaler sendt manuelt av en operatør eller automatisk av behandlingsanordningen.

'682-patentet beskriver en anordning for målinger og/eller intervensjoner i en boret brønn, hvor anordningen innbefatter en stang og et instrument for måling og/eller intervensjon anordnet ved en nedre ende av stangen. Stangen er bøye-elastisk og kompresjonsmessig stiv og innbefatter minst en ledning for å overføre energi eller informasjon idet ledningen f.eks. er en elektrisk, fluid eller optisk ledning. Stangen er utført slik at den kan vikles på minst en vinsj eller trommel og er tilformet av et kompositt eller polymer ikke-kompositt materiale.

Oppfinnelsen tar sikte på å avhjelpe manglene ved den kjente teknikk, og dette oppnås med en kombinasjon av et kveilrør og en kanal for signaloverførende innretninger av den inn-ledningsvis nevnte art, som er kjennetegnet ved trekkene som er angitt i karakteristikken til patentkrav 1.

Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravene.

Den foreliggende oppfinnelse er således rettet mot forskjellige utførelser av en kombinasjon av kveilrør og signaloverførende kanal som vil opprettholde kanalen ute av senteret av kveilrørboringen som dermed tillater fri passering av andre brønnverktøy gjennom boringen, men som fortsatt gir en fleksibel og kveilbar kombinasjon som vil hurtig passere gjennom brønnhodeinjektorene ved å gi en glatt utside på kveilrøret og kan være i stand til å overføre forskjellige signaltyper, slik som hydrauliske, elektriske og optiske.

En side ved den foreliggende oppfinnelsen er tilveiebringelse av en kombinasjon av et kveilrør og en kanal for signal-overførende innretninger for å overføre og/eller motta signaler til brønnverktøy plassert i kveilrøret. Det fleksible kveilrøret innbefatter en ytre veggflate, en indre veggflate og en gjennomgående boring, og er innrettet til å bære minst et signalaktiviserende brønnverktøy i denne. Kveilrøret innbefatter minst en kanal for signaloverførende innretninger plassert i kveilrøret mellom den indre veggflaten og den ytre veggflaten. I en utførelse er minst to adskilte kanaler for signaloverførende innretninger plassert mellom den indre veggflaten og den ytre veggflaten. Kanalen kan være tilpasset til å lede hydraulisk fluid, elektriske signaler eller lyssignaler.

Nok en side ved den foreliggende oppfinnelse er at den signaloverførende kanal er plassert omtrent midtveis mellom den indre veggflaten og den ytre veggflaten. I nok en utførelse er den signaloverførende passasje plassert mot en ytre veggflate av kveilrøret. I en utførelse er den signal-overførende innretning bundet i passasjen.

Nok en side ved den foreliggende oppfinnelse er at kanalen for signaloverførende innretninger forløper fra den ytre veggflaten mot den indre veggflaten og tverrsnittsarealet ved den ytre veggflaten er mindre enn tverrsnittsarealet av passasjen, hvorved den signalførende innretningen kan fastholdes sikkert i passasjen.

Nok en side ved den foreliggende oppfinnelse er at en eller flere beskyttende ribber forløper på tvers av den ytre veggflaten mellom tilstøtende signalpassasjer for beskyttelse av passasjen.

En ringformet passasje eller kanal for signaloverførende innretninger er utformet mellom den indre veggflaten og utsiden av et konsentrisk rør koaksielt plassert på innsiden av kveilrøret. I en utførelse er den ringformede kanalen for signalførende innretninger utformet til å lede hydraulisk fluid.

Nok en side ved den foreliggende oppfinnelse er en kombinasjon av et kveilrør og en kanal for signaloverførende innretninger for å overføre og/eller motta signaler til brønnverktøy plassert i kveilrøret. Et fleksibelt kveilrør med en ytre veggflate, en indre veggflate og en gjennomgående boring er innrettet til å bære minst et signalaktivisert brønnverktøy med en boring i kommunikasjon med boringen i kveilrøret. En kanal eller passasje for signaloverførende innretninger er dannet ved sirkulær omhylling av en ledning rundt utsiden av den ytre veggflaten av kveilrøret og innkapslet i et belegg som gir en jevn ytre omkrets. I en utførelse er mer enn en ledning sirkulært omhyllet rundt utsiden av kveilrørets utvendige veggflate.

Andre og ytterligere formål, trekk og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av for tiden foretrukne utførelser, gitt for beskrivelsesformål og gitt i forbindelse med de vedlagte tegninger hvor like henvisningstall angir like deler gjennom de mange avbildninger. Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en del av et kveilbart brønnkompletteringssystem som utnytter kombinasjonen av et kveilrør og en kanal eller passasje for signaloverførende innretninger, her vist som en hydraulisk styrekanal , ifølge den foreliggende oppf innelse, Fig. 2 viser et tverrsnitt tatt langs linjen 2-2 ifølge fig. 1, Fig. 3 viser et oppriss av en flat metallplate som viser det første trinn ved fremstillingen av det kombinerte kveilrør og den signaloverførende kanal ifølge fig. Fig. 4 viser et tverrsnitt i likhet med fig. 2, som viser bruken av en kombinasjon av hydrauliske signalover-førende innretninger, elektriske signaloverførende innretninger og en fiberoptisk signaloverførende innretning, i en kanal i veggen av et kveilrør, Fig. 4A viser et forstørret tverrsnittsriss av en av kanalene for signaloverførende innretninger ifølge fig. 4, Fig. 4B viser et forstørret tverrsnittsriss av nok en kanal for signaloverførende innretninger ifølge fig. 4, Fig. 5 viser et forstørret bruddstykkevis tverrsnittsriss av nok en utførelse av en kanal for signaloverførende innretninger i veggen av et kveilrør, Fig. 6 viser et forstørret bruddstykkevis tverrsnittsriss av nok en utførelse av en kanal for signaloverførende innretninger i veggen av et kveilrør, Fig. 7 viser et bruddstykkevis tverrsnittsriss av nok en utførelse over plasseringen av et antall kanaler for signaloverførende innretninger i veggen av et kveilrør, Fig. 8 viser et bruddstykkevis tverrsnittsriss av en ytterligere utførelse av en kanal for signaloverfør-ende innretninger i veggen av et kveilrør, Fig. 9 viser et bruddstykkevis tverrsnittsriss av nok en plassering av en signaloverførende innretning i veggen av et kveilrør, Fig. 10 viser et lengdesnitt av nok en utførelse av kombinasjonen av et kveilrør og en kanal for signaloverfør-ende innretninger, Fig. 11 viser et tverrsnittsriss tatt langs linjen 11-11

ifølge fig. 10,

Fig. 12 viser et lengdesnittsri ss av nok en utførelse av den

foreliggende oppfinnelse, og

Fig. 13 viser et tverrsnitt tatt langs linjen 13-13 ifølge

fig. 12.

Det vises nå til tegningene, og spesielt figurene 1 og 2, hvor henvisningstallet 10 generelt indikerer et parti av et kveilbart brønnkompletteringssystem og innbefatter generelt kveilrøret 12 med en eller flere kanaler for signaloverfør-ende innretninger slik som hydrauliske styreledninger, kanaler eller linjer 14 og 14a (fig. 2) for hydraulisk styring av ett eller flere brønnverktøy plassert i kveilrør-et, slik som et hydraulisk aktivisert brønnverktøy 16. Det hydrauliske aktiviserte brønnverktøy 16 kan være ethvert egnet brønnverktøy, slik som Camco Model CTSP hydraulisk aktivisert brønnsikringsventil. Kveilrøret 12 innbefatter en vegg 15 med en indre veggflate 17, en ytre veggflate 19 og en gjennomgående koaksiell boring 13. Kompletteringssystemet 10 kan innbefatte forskjellige andre typer brønnverktøy, slik som glidehylser, gassløfteventiler og andre verktøy (ikke vist).

Som tidligere omtalt har bruken av hydrauliske eller elektriske styreledninger for å aktivisere elektriske eller hydraulisk betjente brønnverktøy vært anordnet ved å benytte adskilte elektriske eller hydrauliske ledninger på enten utsiden av kveilrøret 12 eller på innsiden av kveilrøret 12. Signaloverførende kanaler, ledninger eller linjer på utsiden av kveilrøret 12 oppviser problemer ved tetning mot den ytre veggflaten 19 av kveilrøret 12 mens det innføres i en brønn gjennom konvensjonelt brønnhodeutstyr, slik som et injektor-hode. Anbringelsen av den signaloverførende signallinje inne i kveilrøret skaper en frittflytende og kveilet linje som tillater utvidelse og sammentrekning, men som kommer i konflikt med den åpne boring 13 i kveilrøret 12. Det vil si det er ønskelig å passere annet brønnverktøy, slik som verktøy for brønnhullsundersøkelser eller temperaturmåling, nedad gjennom boringen 13 i kveilrøret 12, slik som på wirelinesystemer. I et slikt tilfelle er det ønskelig at den koaksielle langsgående boring 13, spesielt langs lengdeaksen, er fri for hindringer. De hydrauliske styrelinjer 14 og/eller 14a i utførelsen ifølge fig. 1 og 2, gir en hydraulisk signaloverførende passasje eller linjer inne i veggen 15 av kveilrøret mellom den indre veggflaten 17 og den ytre veggflaten 19 som er spesielt fordelaktig ettersom det ikke kommer i konflikt med kveilbarheten av kveilrøret 12, skaper ikke noen fortykkelse eller utspring på utsiden for den ytre veggflaten 19 av kveilrøret 12, kommer heller ikke i konflikt med passeringen av wirelineverktøy gjennom den koaksiale boring 13 av kveilrøret 12. Som vist benyttes den hydrauliske signalkanal 14 til å forsyne hydraulisk styrefluid til brønnsikkerhetsventilen 16 for å åpne og lukke sikkerhetsventilen. Den andre hydrauliske signalkanal 14a (fig. 2) kan kjøres lengdeveis nedad i brønnen 15 og gjennom kveil-røret 12 til å betjene andre typer brønnverktøy (ikke vist).

Det vises nå til fig. 3 hvor en fremstillingsmetode for kveilrøret 12 sammen med kanalene 14 og 14a for de signal-overførende innretningene ifølge fig. 1A-1C og 2 er best vist i fig. 3, der en flat langstrakt metallplate 20 med en ende 22 og første og andre kanter 24 og 26 er vist i enderiss. Et enkelt spor 30 eller et tilleggsspor 30a, som gir en kanal eller to kanaler, kan være anordnet i kantene 24 og 26, respektivt. Platen 20 blir deretter rullet i form av en sirkel rundt dens lengdeakse, som best vist i fig. 2, hvor en langsgående sveis 28 benyttes til å sveise kantene 24 og 26 sammen. Sveisen 28 gir en barriere mellom sporene 30 og 30a som dermed danner passasjene 14 og 14a. Naturligvis kan lengdene av passasjene 14 og 14a være av enhver ønsket lengde og kan være forskjellig fra hverandre etter behov for det bestemte brønnkompletteringssystem 10. Toppen av passasjene 14 og 14a forløper således inn i et brønnhode (ikke vist) for å levere det ønskede hydrauliske styrefluid til kanalene 14 og 14a.

Andre og ytterligere utførelser kan tilveiebringes som beskrevet i det etterfølgende hvor like deler med de vist i figurene 1A-1C og 2 vil være likeledes nummerert med tilføyelsen av etterstavelsen "a", "b", "c", "d" , "e", "f", "g" og "h".

Det vises nå til fig. 4, 4A og 4B hvor et antall forskjellige kanaler for signaloverførende innretninger er anordnet inne i kveilrørets 12a vegg mellom den indre veggflate 17a og den ytre veggflate 19a. Kanaler 32 og 34 for hydrauliske signaloverførende innretninger er anordnet, en kanal 36 for en fiberoptisk signaloverførende innretning og en kanal 38 for en elektrisk signaloverførende innretning er anordnet. Som best vist i fig. 4A består den fiberoptiske kabel 36 av et antall fiberoptiske ledninger 40 omsluttet i en egnet isolasjon 42. Som best vist i fig. 4B kan den elektriske ledning innbefatte en flat båndledning 44 innesluttet i en passende isolasjon 46. Således kan forskjellige data- og kraftoverføringssignaler ledes gjennom kveilrørets 12a vegg 15a til forskjellige brønnhullverktøy (ikke vist).

Det vises til fig. 5 hvor nok en utførelse er vist der en kanal 14b for signaloverførende innretninger er utformet mellom den indre veggflate 17b og den ytre veggflate 19b av et kveilrør 12b ved å skjære et parti av den ytre veggflate 19b lengdeveis ut av utsiden av kveilrøret 12b. Kanalen 14b dannes så ved å anbringe en lukkeplate 50 i dette slik som ved sveiser 52 som går langs kantene av lukkeplaten 50. Mens kanalen 14b naturligvis kan etterlates tom for å lede hydraulisk fluid gjennom denne, kan andre typer signalover-førende innretninger innføres i kanalen 14d, slik som innretningen 54 der de signaloverførende elementer 56 kan være optiske fiberkabler eller flere strenger med elektrisk ledning.

I fig. 6 er en lukkeplate 50c sveist inn i den ytre vegg 19c av et kveilrør 12c som omslutter en optisk fiberbunt 58.

Det vises til fig. 7 hvor en lukkeplate 50d omslutter et antall kanaler 14d som er adskilt fra hverandre med beskyttende ribber 60. Forskjellige typer signaloverførende innretninger 58d kan anordnes i de individuelle kanaler 14d, slik som enkeltstående elektrisk ledninger eller optiske f iberledninger.

Det vises nå til fig. 8 hvor kanalene 14e for de signal-overførende innretningene er plassert mot en ytre veggflate 19e av kveilrøret 12e og forløper innad fra den ytre veggflaten 19e. I tilfelle av at et antall kanaler 14b er ønsket, blir en beskyttende ribbe 60e anordnet mellom tilstøtende kanaler 14e for å beskytte de signaloverførende innretninger 58e. De overførende innretninger 58e er med fordel omsluttet av en egnet gummifyller 62 som bindes og holder den overførende innretning 58e på plass i kanalene 14e ved binding i disse.

Det vises til fig. 9 hvor en kanal 14f for signalførende innretninger forløper fra den ytre veggflaten 19f mot en indre veggflate 17f av kveilrøret 12f. Tverrsnittsarealet 64 ved den ytre veggflaten 19f er mindre enn de andre tverr-snittsarealer av kanalen 14f hvorved de signaloverførende innretninger 58f kan holdes i kanalen 14f. Den signaloverfør-ende innretning 58f kan innbefatte enhver egnet signalinn-retning, slik som elektriske ledninger eller optiske fiberledninger som er dekket med et plastdekke 68. Kanalens 14f form gjør at de signaloverførende innretninger 58f kan på rimelig måte sneppes på plass i kanalen 14f og holdes fast i denne.

Det vises nå til fig. 10 og 11 hvor et kveilbart brønnkom-pletteringssystem 10g er vist med et kveilrør 12g, en hydraulisk signaloverførende kanalledning eller linje 70 for å levere hydraulisk fluid til et hydraulisk aktivisert brønnverktøy, slik som sikkerhetsventilen 16g. Kanalen 70 med den signaloverførende innretningen er et konsentrisk ringrom som er anordnet mellom innsiden av kveilrørets 12g veggflate 17g og utsiden 72 av et rørformet element 74 som er konsentrisk plassert inne i kveilrøret 12g. Igjen tilfredsstilles det ønskede kriteriet om at det konsentriske ringrommet ikke skal ligge utenfor veggflaten 15g og ikke komme i konflikt med den koaksielle passasjen i brønnverktøyet gjennom boringen 13g som står i kommunikasjon med brønnverktøyets 16g boring 76.

Det vises til en annen utførelse, som best vist i fig. 12 og 13, hvor et kveilrør 12h er anordnet med en svakt redusert innvendig diameter 17h som sørger for en åpen boring 13h gjennom dette. I denne utførelsen er en eller flere kanaler for hydraulisk signaloverførende innretninger, ledninger eller linjer 80 og 80a helisk viklet rundt den utvendige diameter 19h av kveilrøret 12h. Den sirkulære omhylling av de hydrauliske kanaler 80 og 82 gir tilleggsstyrke til konstruk-sjon. De sirkulært omhyllede styreledninger 80 og 82 blir så innkapslet i et ytre dekke 84 lagd med passende styrke som gir et plastdekke tilvirket av ethvert egnet materiale, slik som PEEK fiberkompositt eller Eyton "PPS" (polyfenylensul-fid), langfibret forsterket kompositt, hvor dekke 84 gir en glatt utside med en ikke-fortykket omkrets som vil passere lett gjennom en injektor i et brønnhode og vil samtidig beskytte styreledningene 80 og 82 fra skade, mens det også gir nødvendig styrke for griping med opphengsinnretninger for å bære kveilrøret 12h.

Claims (10)

1. Kombinasjon av et kveilrør og en kanal for signalførende innretninger for å overføre og/eller motta signaler til brønnverktøy som befinner seg i kveilrøret, hvilket kveilrør har en vegg og en koaksial langsgående, gjennomgående boring og er tilpasset til å opplagre minst et signalaktivert brønnverktøy i dette, hvor veggen har en ytre veggflate og en indre veggflate, karakterisert ved at minst én signalpassasje befinner seg inne i veggen til kveilrøret, mellom den indre veggen og den ytre veggen til røret; og hvor kveilrørveggen er laget kun av fleksibelt metall, unntatt for den i det minste ene signalpassasjen; og hvor kveilrøret er konstruert av enten valset og sveiset metallplate eller kveilet metallrør.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at minst to adskilte kanaler for signaloverførende innretninger er plassert mellom den indre veggflaten og den ytre veggflaten.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at den innbefatter en beskyttende ribbe som forløper på tvers i forhold til den ytre veggflaten mellom tilstøtende kanaler for beskyttelse av kanalene.

4 . Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at kanalene for de signaloverførende innretningene er utformet til å lede hydraulisk fluid.

5 . Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at kanalen for den signaloverførende innretningen innbefatter en elektrisk ledning.

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at kanalen for den signaloverførende innretningen innbefatter en optisk fiberkabel.

7. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at kanalen for den signaloverførende innretningen er plassert omlag midtveis mellom den indre veggflaten og den ytre veggflaten.

8. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at kanalen for den signaloverførende innretningen er plassert mot den ytre veggflaten av kveilrøret.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at de signaloverførende innretningene er bundet i kanalen.

10. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at kanalen for de signalførende innretningene forløper fra den ytre veggflaten mot den indre veggflaten og tversnittsarealet ved den ytre veggflaten er mindre enn de andre tverrsnittsarealene av kanalen hvorved de signalførende innretningene kan holdes i kanalen.