NO315212B3

NO315212B3 - Method and apparatus for collecting screw

Info

Publication number: NO315212B3
Application number: NO20015189A
Authority: NO
Inventors: Are Sandkleiva; Helge Lien; David Øxnevad Gardner
Original assignee: Maritime Well Service As
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2003-07-28
Also published as: NO315212B1; WO2003036020A1; NO20015189D0; NO20015189L

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING VED OPPSAMLINGSSKRUE PROCEDURE AND DEVICE FOR COLLECTION SCREW

Denne oppfinnelse vedrører en løsgjørings- og oppsamlingsanordning for sand og andre materialer, særlig til anvendelse i petroleumsbrønner hvori inngår sterkt avbøyde rørløp. This invention relates to a release and collection device for sand and other materials, particularly for use in petroleum wells which include strongly deflected pipe runs.

Det forekommer relativt ofte at sand og annet materiale av-leirer seg på innsiden av et rør tilhørende en olje- eller gassbrønn. Slikt avleiringsmateriale kan, om det bygger seg opp i tilstrekkelig grad, være sterkt hindrende for en fluid-strøm gjennom røret. Normalt blir avleiringsmaterialet fjernet ved hjelp av verktøy slik det er vanlig under anvendelse av kveilrør, snubbing eller boreteknikker. It occurs relatively often that sand and other material deposits on the inside of a pipe belonging to an oil or gas well. Such deposit material can, if it builds up to a sufficient extent, strongly impede a fluid flow through the pipe. Normally, the deposit material is removed using tools as is common using coiled tubing, snubbing or drilling techniques.

Også i mindre mengder kan avleiringsmateriale, selv om det ikke i betydelig grad påvirker brønnproduksjonen, være til hinder for vedlikeholdsarbeider, særlig når det er tale om lette fremgangsmåter så som kabelarbeider. Even in smaller quantities, deposit material, even if it does not significantly affect well production, can be an obstacle to maintenance work, especially when it comes to light procedures such as cable work.

Det er ikke uvanlig at avleiret sand og annet materiale i en brønn selv i moderate mengder forhindrer at verktøy under vedlikeholdsarbeider ikke når frem til den ønskede posisjon i It is not uncommon for deposited sand and other material in a well, even in moderate quantities, to prevent tools during maintenance work from reaching the desired position in

brønnen. the well.

Det er vanlig å dele olje- og gassbrenner inn i følgende grupper: - Konvensjonelle brønner hvor største vinkelawik fra ver-tikal retning er cirka 65 grader. - Utvidet rekkevidde brønner (Extended Reach Drilled, ERD) hvor vinkelawiket i forhold til vertikalretningen er større enn 65 grader. - Horisontale brønner hvor enkelte brønnseksjoner har et vinkelawik på cirka 90 grader i forhold til vertikalretningen. It is common to divide oil and gas burners into the following groups: - Conventional wells where the greatest angular deviation from the vertical direction is approximately 65 degrees. - Extended reach wells (Extended Reach Drilled, ERD) where the angular deviation in relation to the vertical direction is greater than 65 degrees. - Horizontal wells where individual well sections have an angular deviation of approximately 90 degrees in relation to the vertical direction.

I konvensjonelle brønner anvendes ifølge kjent teknikk sand-samlere som føres ned i brønnen for eksempel ved hjelp av en kabel. Sandsamlerne omfatter oppsamlingskamre og forefinnes i utførelser hvor de blir hamret ned i sanden, suger seg ned i sanden ved hjelp av et innebygget stempelarrangement eller at en plate åpner for et rom under atmosfærestrykk, hvorved brønntrykket forskyver sand og annet materiale inn i oppsamlingskammeret. In conventional wells, according to known technology, sand collectors are used which are led down into the well, for example by means of a cable. The sand collectors include collection chambers and are found in designs where they are hammered into the sand, sucked into the sand with the help of a built-in piston arrangement or a plate opens up a space under atmospheric pressure, whereby the well pressure displaces sand and other material into the collection chamber.

US patent 5.299.639 omhandler et sylindrisk brønnrenseverktøy hvor en spiralformet transportskrue roteres ved hjelp av bo-restrengens rotasjon. En rørformet rotasjonsopplagret hylse US patent 5,299,639 deals with a cylindrical well cleaning tool where a helical transport screw is rotated by means of the rotation of the drill string. A tubular rotary bearing sleeve

omkranser transportskruen og er innrettet til å trykkes ned i det materiale som skal samles opp. Hylsen trykkes således ned i forurensningen av aksialkraft fra borestrengen, slik at den ved hjelp av friksjonskraften imot forurensningen hindres i å surrounds the transport screw and is designed to be pressed down into the material to be collected. The sleeve is thus pressed down into the contamination by axial force from the drill string, so that by means of the frictional force against the contamination it is prevented from

rotere. Mateskruen forskyves aksialt i hylsen slik at den rager noe ut fra hylsens frie endeparti. Når mateskruen så roteres, transporteres forurensningen opp til et oppsamlingskammer. Ved at anordningen ifølge US 5.299.639 er avhengig av aksialkraft og rotasjon fra borestrengen er den uegnet for anvendelse i sterkt avvikende og horisontale brøn-ner. rotate. The feed screw is displaced axially in the sleeve so that it protrudes somewhat from the free end part of the sleeve. When the feed screw is then rotated, the contamination is transported up to a collection chamber. As the device according to US 5,299,639 is dependent on axial force and rotation from the drill string, it is unsuitable for use in strongly deviating and horizontal wells.

De fleste fremgangsmåter ifølge kjent teknikk er enkle og relativt lite kostbare å gjennomføre. De egner seg således godt for konvensjonelle brønner hvor avleiringen danner broer som dekker hele rørtverrsnittet og hvor det derfor er enkelt å fylle oppsamlingskamrene med avleiringer ved hjelp av en av de ovenfor nevnte fremgangsmåter. Most methods according to known techniques are simple and relatively inexpensive to implement. They are thus well suited for conventional wells where the deposits form bridges that cover the entire pipe cross-section and where it is therefore easy to fill the collection chambers with deposits using one of the methods mentioned above.

Særlig to forhold skiller ERD og horisontale brønner fra konvensjonelle brønner når det gjelder avleiringer og metoder for å hente avleiringene ut. Det dannes sjelden avleirings-broer i røret idet avleiringene grunnet gravitasjonskreftene avsettes i rørets nedovervendende omkretshalvdel. Sandoppsam-lere ifølge kjent teknikk som er innrettet til å bli sugd ned i avleiringene er ikke effektive når avleiringene er fordelt langs røret, idet oppsamlerene i hovedsak vil bli fylt med fluid. Two factors in particular distinguish ERD and horizontal wells from conventional wells when it comes to deposits and methods for extracting the deposits. Deposit bridges rarely form in the pipe, as the deposits due to gravitational forces are deposited in the downward-facing circumferential half of the pipe. Sand collectors according to known technology which are arranged to be sucked into the deposits are not effective when the deposits are distributed along the pipe, as the collectors will mainly be filled with fluid.

Gravitasjonskreftene som virker på et verktøy i brønnrørets aksiale retning avtar med brønnens vinkelawik i forhold til vertikalaksen, og er ved horisontale brønnseksjoner lik null. Kabelverktøy som er avhengig av verktøyvektens aksiale kompo-nent for å arbeide tilfredsstillende, kan ikke anvendes under slike forhold. Verktøyene kan suppleres med brønntraktorer The gravitational forces acting on a tool in the axial direction of the well pipe decrease with the angular deviation of the well relative to the vertical axis, and are equal to zero in the case of horizontal well sections. Cable tools that depend on the axial component of the tool weight to work satisfactorily cannot be used under such conditions. The tools can be supplemented with well tractors

for å forbedre fremdriften, men slike anordninger utøver van-ligvis ikke tilstrekkelig kraft for å kunne fylle et oppsam- to improve propulsion, but such devices usually do not exert sufficient force to be able to fill a reservoir

lingskammer ifølge kjent teknikk. ling chamber according to known technique.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe ulempene ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy the disadvantages of known technology.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved according to the invention by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

En oppsamlingsanordning omfatter en skrape- og transportan-ordning som foruten å løsgjøre avleiret masse transporterer den løsnede masse inn i et oppsamlingskammer. A collection device comprises a scraping and transport device which, in addition to loosening the deposited mass, transports the loosened mass into a collection chamber.

Skrapeverktøyet, nedenfor benevnt skrape, som utgjøres av en knivlignende rotor og en transportskrue drives av en i verk-tøyet anordnet motor. Den roterende skrapen river opp den av-leirede masse hvoretter transportskruen som med fordel roterer om en felles akse med skrapen, forskyver den løsnede masse fra skrapen inn gjennom et rør og videre til et oppsamlingskammer. Oppfinnelsen kan koples til en brønntraktor som forskyver oppsamlingsanordningen langs ERD- og horisontale brønnseksjoner. Oppfinnelsen er også velegnet for anvendelse i konvensjonelle brønner. The scraper tool, hereafter referred to as scraper, which consists of a knife-like rotor and a transport screw is driven by a motor arranged in the tool. The rotating scraper rips up the de-clayed mass after which the transport screw, which advantageously rotates about a common axis with the scraper, displaces the loosened mass from the scraper into a pipe and on to a collection chamber. The invention can be connected to a well tractor which displaces the collection device along ERD and horizontal well sections. The invention is also suitable for use in conventional wells.

Etter at oppsamlingskammeret er fylt opp, trekkes verktøyet opp til overflaten hvor det tømmes. Arbeidsoperasjonen gjentas til sand/avfallsavleiringen er fjernet. After the collection chamber is filled, the tool is pulled up to the surface where it is emptied. The work operation is repeated until the sand/waste deposit is removed.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser en oppsamlingsanordning ifølge oppfinnelsen under arbeid i et brønnfdringsrør; og Fig. 2 viser et langsgående snitt av oppsamlingsanordningen i fig. 1. In what follows, a non-limiting example of a preferred embodiment is described which is illustrated in the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows a collection device according to the invention during operation in a well delivery pipe; and Fig. 2 shows a longitudinal section of the collection device in Fig. 1.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en oppsamlingsanordning ifølge oppfinnelsen omfattende en skrape 2, et første lagerhus 4, et til det første lagerhus 4 fast forbundet materør 6, et til materørets 6 motstående endeparti fast forbundet andre lagerhus 8, en til det andre lagerhus 8 fast forbundet oppsamlingsbeholder 10 og et til oppsamlingsbehol-derens 10 motstående endeparti fast forbundet motorhus 12. In the drawings, the reference numeral 1 denotes a collection device according to the invention comprising a scraper 2, a first bearing housing 4, a feed pipe 6 firmly connected to the first bearing housing 4, a second bearing housing 8 firmly connected to the opposite end of the feeding pipe 6, one to the second bearing housing 8 collection container 10 and a motor housing 12 fixedly connected to the opposite end of the collection container 10.

Oppsamlingsanordningen 1 er fortrinnsvis forbundet til en i og for seg kjent brønntraktor 14 ved hjelp av en kopling 16. The collection device 1 is preferably connected to a known well tractor 14 by means of a coupling 16.

En elektro- eller hydraulikkmotor 18 er anbrakt i motorhuset 12 og roterer en aksling 20 hvor akslingen 20 forløper kon-sentrisk gjennom oppsamlingsbeholderen 10 til et i det andre lagerhus 8 anbrakt andre lager 22. En transportskrue 24 er rotasjonsméssig fast forbundet til akslingen 20 og rager fra akslingen 20 gjennom materøret 6 til et i det første lagerhus 4 anbrakt første lager 26. Skrapen 2 er fast forbundet til transportskruen 24. An electric or hydraulic motor 18 is placed in the motor housing 12 and rotates a shaft 20, where the shaft 20 runs concentrically through the collection container 10 to a second bearing 22 placed in the second bearing housing 8. A transport screw 24 is rotationally fixedly connected to the shaft 20 and projects from the shaft 20 through the feed pipe 6 to a first bearing 26 placed in the first bearing housing 4. The scraper 2 is firmly connected to the transport screw 24.

En stengeanordning 28, gjerne i form av en ventilklaff som er utformet for eksempel i et elastisk materiale, er anordnet ved det andre lagerhus 8 og er innrettet til å forhindre at oppsamlet masse skal kunne strømme ut av oppsamlingsbeholderen 10. Stengeanordningen 28 kan om det er hensiktsmessig anbringes over det første lagerhus 4. A closing device 28, preferably in the form of a valve flap which is designed, for example, in an elastic material, is arranged at the second storage housing 8 and is designed to prevent collected mass from being able to flow out of the collection container 10. The closing device 28 can, if it is appropriately placed above the first warehouse 4.

Når oppsamlingsverktøyet 1 ved hjelp av brønntraktoren 14 forskyves i et brønnrør 30, øker fremdriftsmotstanden for brønntraktoren 14 når verktøyet 1 forskyves inn i avleiringer. Ved en forutbestemt fremdriftsmotstand startes motoren 18 automatisk, hvorved den roterende skrape 2 som drives via akslingen 20 og transportskruen 24, løsner avleiringene sam-tidig som skrapen 2 mater avleiringene inn i transportskruen 24. Avleiringene forskyves deretter innvendig gjennom mater-øret 6 ved hjelp av den roterende transportskruen 24 og inn i oppsamlingsbeholderen 10. When the collection tool 1 with the help of the well tractor 14 is moved in a well pipe 30, the resistance to progress for the well tractor 14 increases when the tool 1 is moved into deposits. At a predetermined forward resistance, the motor 18 is started automatically, whereby the rotating scraper 2, which is driven via the shaft 20 and the transport screw 24, loosens the deposits at the same time as the scraper 2 feeds the deposits into the transport screw 24. The deposits are then displaced internally through the feed ear 6 with the help of the rotating transport screw 24 and into the collection container 10.

Akslingen 20 kan være forsynt med transportskrueskovler 32 for å underlette fylling av oppsamlingsbeholderen 10. The shaft 20 can be provided with transport screw vanes 32 to facilitate filling of the collection container 10.

Når oppsamlingsbeholderen 10 er oppfylt med avleiringer, re-turneres oppsamlingsverktøyet 1 til overflaten hvor oppsamlingsbeholderen 10 tømmes. Renseoperasjonen gjentas til avleiringen er fjernet. Når avleiringen ikke lenger er tilstede, vil fremdriftsmotstanden for brønntraktoren 14 re-duseres til et nivå som underskrider innkoplingsnivået for motoren 18, hvorved oppsamlingsanordningen 1 vil forskyves i brønnrøret 30 uten at skrapeverktøyet 2 og transportskruen 24 roterer. When the collection container 10 is filled with deposits, the collection tool 1 is returned to the surface where the collection container 10 is emptied. The cleaning operation is repeated until the deposit is removed. When the deposit is no longer present, the propulsion resistance of the well tractor 14 will be reduced to a level below the engagement level of the motor 18, whereby the collection device 1 will be displaced in the well pipe 30 without the scraping tool 2 and the transport screw 24 rotating.

Claims

1. Method for using a collection device (1) to loosen and collect sand and other contaminants from a tubular cavity (30), in particular 1 petroleum wells, where the collection device (1) comprises a rotating transport screw in a feed pipe (6) 24) as the transport auger (24) is often arranged to be able to move sand etc. into a collection container (10), where the transport auger (24) is driven by a motor (18) connected to the collection device (1), characterized in that the transport auger (24) is connected the motor (18) via a rotary shaft (20) running through the collection container (10), and the rotary shaft (20) is supplied with transport screw vanes (32).

2. Method according to claim 1, characterized in that a scraping/disengagement tool (2) and the transport screw (24) are automatically started when the propulsion force of a well tractor (14) connected to the well tractor (14) exceeds a predetermined level.

3. Device for using a collection device (1) to loosen and collect sand and other contaminants from a tubular cavity (30), in particular petroleum wells, where the collection device (1) comprises a transport screw rotating in a feed pipe (6) (24) as the transport screw (24) is designed to be able to move sand etc. into a collection container (10), where the transport screw (24) is connected to a motor (18) connected to the collection device (1), characterized in that the transport screw (24) is connected to the motor (18) via a rotary shaft (20) extending through the holder (10), and the rotary shaft (20) is provided with transport screw vanes (32).

4. Device according to claim 34, characterized in that the scraper/release tool (2) constitutes an extension of the transport screw (24).

5. Device according to claim 3, characterized in that the collection device (1) is further provided with a closing device (28) which is designed to prevent the collected mass from being able to flow out of the collection container (10).

6. Device according to claims 3-5, characterized in that the collection device (1) is connected to a well tractor (14) designed to displace the collection device (1) in a well pipe (30).